Bioengineered Neuronal Organoids – BENOs

Bioengineered Neuronal Organoids (BENOs) sind aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen hergestellte neuronale Netzwerke mit komplexen Funktionen des menschlichen Gehirns.

Diese Bioengineered Neuronal Organoids eignen sich zur genaueren Erforschung des Verlusts von Lernfähigkeit und Gedächtnis bei neurodegenerativen Erkrankungen. Man setzt dabei gezielte pharmakologische und elektrische Stimulationen ein, um einerseits die Bildung von BENOs zu ermöglichen und andererseits Prozesse der neuronalen Plastizität als erste Hinweise auf eine Lernfähigkeit zu prüfen. Bioengineered Neuronal Organoids weisen zudem Funktionen auf, die für die Ausbildung von Lernen und Gedächtnis von zentraler Bedeutung sind.

Obgleich man natürlich weit davon entfernt ist, das menschliche Gehirn in allen seinen Funktionen nachzubilden, sind die Wissenschaftler von der Beobachtung zellulärer Prozesse, die für Lernen und Gedächtnisausbildung notwendig sind, fasziniert. Erste Hinweise auf komplexe, physiologische Funktionen in den gezüchteten neuronalen Netzwerken machen Hoffnung, künftig degenerative Erkrankungen des zentralen Nervensystems im Labor simulieren zu können. Aufbauend auf dem zu erwartenden Erkenntnisgewinn lassen sich künftig innovative Therapieverfahren für Erkrankungen wie Parkinson, Epilepise, Schlaganfall und Demenz entwickeln.

Erste Anwendungen finden Bioengineered Neuronal Organoids bereits in der Simulation von Erkrankungen des zentralen Nervensystems, etwa von Epilepsie Syndromen, und in der Testung von Arzneistoffen. Von besonderer Bedeutung ist zudem, dass sich Bioengineered Neuronal Organoids durch die breite Verfügbarkeit von induzierten pluripotenten Stammzellen aus prinzipiell jedem Menschen, mit oder ohne Erkrankung, herstellen lassen. Dadurch öffnet sich nicht nur die Tür für eine Entwicklung und präklinische Testung individualisierter Verfahren direkt am menschlichen Modell, sondern auch die Züchtung von Ersatzgewebe für die Behandlung von Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen wird prinzipiell möglich.

Literatur

Zafeiriou MP, Bao G , Hudson J, Halder R, Blenkle A, Schreiber MK, Fischer A, Schild A, Zimmermann WH Developmental (2020) GABA polarity switch and neuronal plasticity in Bioengineered Neuronal Organoids, Nat Commun, 11, 3791. DOI:10.1038/s41467-020-17521-w.