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All rights reserved. * Impressum * AGB * Datenschutz * Xing * Linkedin * Facebook * Twitter * E-mail DE * Deutsch * English * Home * News * Hängematte für Hirnorganoide HINWEIS Die Funktion "Suche Speichern" steht nur angemeldeten Nutzern zur Verfügung. jetzt anmelden Registrieren WICHTIGER HINWEIS Derzeit sind Sie nicht in my.analytica-world.com eingeloggt. Daher können Sie maximal 5 Inhalte merken. jetzt anmelden Registrieren 14.04.2023 - Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin HÄNGEMATTE FÜR HIRNORGANOIDE NEUARTIGES MIKROELEKTRODEN-ARRAY-SYSTEM ERMÖGLICHT LANGZEITKULTIVIERUNG UND ELEKTROPHYSIOLOGISCHE ANALYSEN Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin Ein menschliches Hirnorganoid (rot) wuchs ein Jahr lang auf der hängemattenartigen Netzstruktur eines Mesh-MEAs (grün). Das rasterelektronenmikroskopische Bild zeigt, wie das Hirnorganoid die Netzfilamente und Mikroelektroden umwachsen hat. Hineinzoomen ‹ › Hirnorganoide sind sich selbst organisierende Gewebekulturen, die aus Patientenzell-erzeugten induzierten pluripotenten Stammzellen gezüchtet werden und Gewebestrukturen ausbilden, die in vielerlei Hinsicht dem Gehirn in vivo ähneln. Dies macht Gehirn-Organoide sowohl für die Erforschung der normalen Gehirnentwicklung als auch für die Entstehung von Nervenerkrankungen interessant. Neuronale Aktivität, gemessen durch elektrische Signale der Zellen, konnte in den Organoiden bisher jedoch nur unzureichend untersucht werden. Ein Wissenschaftlerteam um Dr. Thomas Rauen vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster hat nun in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Dr. Peter Jones am NMI (Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut der Universität Tübingen) ein neuartiges Mikroelektroden-Array-System (Mesh-MEA) entwickelt, das nicht nur optimale Wachstumsbedingungen für humane Hirnorganoide schafft, sondern auch berührungslose elektrophysiologische Messungen während der gesamten Wachstumsphase ermöglicht. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Erforschung verschiedener Erkrankungen des Gehirns sowie für die Entwicklung neuer Therapieansätze. Nervenzellen kommunizieren über chemische Signale (Neurotransmitter), die in elektrische Signale umgewandelt werden und so die Information von einer Nervenzelle zur nächsten weitergeben. Auch in Hirn-Organoiden kommunizieren die Nervenzellen auf diese Weise miteinander. „Um den Ursachen verschiedener Erkrankungen des Gehirns auf die Spur zu kommen und neue Therapieansätze zu finden, reicht es nicht aus, Nervenzellen unter dem Mikroskop zu betrachten. Man muss auch wissen, wie die Nervenzellen ‚ticken‘ – wie sie miteinander kommunizieren“, sagt Thomas Rauen. Bisherige Systeme, mit denen die Kommunikation zwischen den Nervenzellen in Hirn-Organoiden gemessen wurde, haben allerdings ihre Grenzen. Denn in den relativ großen Gehirn-Organoiden kommen die Sensoren entweder nicht nah genug an die Nervenzellen heran oder sie zerstören beim Einstechen Teile des Organoidgewebes. EINE HÄNGEMATTE FÜR HIRN-ORGANOIDE Nun hat das Team von Dr. Thomas Rauen zusammen mit dem Team um Dr. Peter Jones ein neuartiges Mikroelektroden-Array-System (Mesh-MEA) entwickelt, das nicht nur optimale Wachstumsbedingungen für humane Hirn-Organoide schafft, sondern auch berührungslose elektrophysiologische Messungen während der gesamten Wachstumsphase der Hirn-Organoide ermöglicht. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kreierten eine Art Hängematte für die Hirn-Organoide: „Die hängemattenähnliche Netzstruktur stellt 61 Mikroelektroden für die elektrophysiologische Messungen der neuronalen Netzwerkaktivität bereit,“ erklärt Dr. Peter Jones das Design. Die aktuelle Studie zeigt, dass sich Hirn-Organoide auf dem neu entwickelten Mesh-MEA bis zu einem Jahr lang kultivieren und elektrophysiologisch untersuchen lassen. „Das ist ein großer Erfolg, weil wir so Hirnorganoide viel länger als bislang untersuchen können. Die normale menschliche Gehirnentwicklung dauert ja sehr lange und auch neurodegenerative Erkrankungen entwickeln sich nur langsam,“ so Rauen. Der Schlüssel des aktuellen Erfolgs liegt darin, dass die Hirnorganoide die spinnennetzartige MEA-Netzstruktur umwachsen. Das konnte Dr. Katherina Psathaki vom CellNanOs der Universität Osnabrück mit dem Elektronenmikroskop zeigen. Sie analysierte die Hirnorganoide in ihrer Hängematte ein Jahr nach Beginn der Kultivierung. „Die Aufnahmen zeigen deutlich, dass sich die Hirn-Organoide in dieser Netzstruktur frei hängend entwickeln. So sind sie einerseits optimal mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt, und andererseits befinden sich die Mikroelektroden mitten in dem Hirnorganoid,“ ergänzt Thomas Rauen. Die Wissenschaftler beobachteten spontane neuronale Aktivität, die von den Mikroelektroden in den Hirn-Organoiden aufgezeichnet wurden. „Es gab kontinuierlich wiederkehrende, synchronisierte neuronale Aktivität während der gesamten Aufzeichnungsphase, was auf die Bildung neuronaler Netzwerke hindeutet, wie sie auch in vivo zu beobachten sind,“ sagt Thomas Rauen. Auch wenn Hirnorganoide nicht alle Funktionen des menschlichen Gehirns abbilden können, sind Peter Jones und Thomas Rauen überzeugt, dass die elektrophysiologische Analyse von Hirnorganoiden mit ihrem neu entwickelten Mesh-MEA-System die Simulation spezieller funktioneller Aspekte der menschlichen Hirnentwicklung und ihrer Erkrankungen im Labor erlaubt, deren Untersuchung bisher noch nicht möglich war. Originalveröffentlichung * Matthew McDonald, David Sebinger, Lisa Brauns, Laura Gonzalez-Cano, Yotam Menuchin-Lasowski, Michael Mierzejewski, Olympia-Ekaterini Psathaki, Angelika Stumpf, Jenny Wickham, Thomas Rauen, Hans Schöler, Peter D. Jones; A mesh microelectrode array for non-invasive electrophysiology within neural organoids; Biosensors and Bioelectronics, Volume 228, 15 May 2023, 115223 MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR MOLEKULARE BIOMEDIZIN News weiterempfehlen PDF Ansicht / Drucken Teilen bei Fakten, Hintergründe, Dossiers * Organoide * Gehirn * Hirnmodelle * Mikroelektrodenarrays Mehr über MPI für molekulare Biomedizin * News Mehr als Mikroskope zeigen können Ein internationales Forscherteam des Max-Planck-Instituts für molekulare Biomedizin in Münster um Hans Schöler und Vlad Cojocaru hat ein Schlüsselprotein für die Umwandlung von adulten Stammzellen in Zellen, die embryonalen Stammzellen ähneln, in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit visua ... mehr Nukleosomenatmung aus atomistischen Zeitschnappschüssen Forscher des Hubrecht Institute in Utrecht (Niederlande) und des Max-Planck-Instituts für molekulare Biomedizin in Münster haben mit Hilfe von Computersimulationen im atomaren Detail gezeigt, wie sich ein kurzer DNA-Abschnitt öffnet, während er eng um die Proteine gewickelt ist, mit denen u ... mehr Mittelhirn-Organoide für automatisierte Wirkstoff- und Krankheitsforschung Bis ein einziger wirksamer Arzneistoff gefunden ist, müssen manchmal hunderttausende Wirkstoffe in großen vollautomatisierten Experimenten getestet werden. Die meisten davon funktionieren nicht wie gewünscht oder sind sogar toxisch. Seit der Entwicklung der induzierten pluripotenten Stammze ... mehr Mehr News von MPI für molekulare Biomedizin Mehr über Max-Planck-Gesellschaft * News Neues Web-Tool für die Klinik erleichtert die Interpretation genetischer Informationen Max-Planck- und Harvard-Forschungsteams entwickeln DeMAG, eine neue Methode, um Mutationen in krankheitsrelevanten Genen zu interpretieren und klinische Entscheidungsfindung zu unterstützen und die als Open-Source-Webserver veröffentlicht ist. Genomsequenzierung wird zunehmend auch in der k ... mehr Beethovens Erbgut: Neue Studie deckt Erbkrankheiten und ein Familiengeheimnis auf Die neue Studie zeigt, dass Beethoven eine erbliche Veranlagung für eine Leberzirrhose hatte und mit Hepatitis B infiziert war, was in Verbindung mit seinem Alkoholkonsum wohl zu seiner schweren Lebererkrankung und damit zum Tod führte. Das Erbgut von heute lebenden Verwandten deutet zudem ... mehr Durchbruch in der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie Wissenschaftler*innen um Nobelpreisträger Stefan Hell am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg haben ein superauflösendes Mikroskop mit einer räumlich-zeitlichen Genauigkeit von einem Nanometer pro Millisekunde entwickelt. Es ist eine verbesserte Version der kürzlich ... mehr Mehr News von Max-Planck-Gesellschaft Meistgelesene News * 1Verborgener RNA-Reparaturmechanismus beim Menschen entdeckt * 2Erbgut des Zwergglattwals birgt großes Potenzial für die Krebsforschung * 35 einfache Glücksmacher für Unternehmen 4Muschelaugen als Vorbild für neuartige Mikroskop-Objektive5Flaschenhals gefunden: Forscher entdecken Ursache für lange Ladezeiten von Festkörperbatterien6Bioindikator für das Vorkommen von PFAS7Seltene Zelltypen sichtbar machen8Licht in die Mechanismen der elektrochemischen Energiespeicherung bringen9Wie künstliche Intelligenz die Proteinerkennung verbessern kann10Elementaranalytik – ein stiller Star wird 125 weitere News aus Forschung * Zeitaufgelöste Kristallographie für die breite Masse * Steinzeit-Moleküle wieder zum „Leben“ erweckt * Auf die Faltung kommt es an: Neue Schwachstelle bei HIV entdeckt * Pionier-Experiment ebnet Weg zu neuer Abbildungsmethode für einzelne Moleküle * Röntgenbildgebung erfasst flüchtige Defekte in Natrium-Ionen-Batterien Alle News aus Ressort Forschung News aus Deutschland * Zeitaufgelöste Kristallographie für die breite Masse * Steinzeit-Moleküle wieder zum „Leben“ erweckt * Auf die Faltung kommt es an: Neue Schwachstelle bei HIV entdeckt * Pionier-Experiment ebnet Weg zu neuer Abbildungsmethode für einzelne Moleküle * Bisher unbekannte Funktionen von Genen aufgedeckt Alle News aus Deutschland Themen A-Z * 0-9 * a * b * c * d * e * f * g * h * i * j * k * l * m * n * o * p * q * r * s * t * u * v * w * x * y * z Alle Themen Diese News teilen Unser weltweites analytica Messenetzwerk 09.–12. 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