Von der Forschungsfrage bis zur Publikation – Methodenmix in der biomedizinischen Forschung
Methodenmix in der biomedizinischen Forschung Alzheimer auf der Spur – Wie Mini-Organe dabei helfen
Alzheimer ist eine schwere und für Patienten wie
Angehörige extrem belastende Erkrankung. Bisher gibt es nur Medikamente, die
den Krankheitsverlauf leicht verzögern – es ist jedoch nicht möglich, ihn zu stoppen. Um wirksame Behandlungen entwickeln zu können, müssen wir die
Mechanismen der Erkrankung verstehen.
Eine Gruppe an der Ruhr-Universität Bochum forscht seit mehr als zehn Jahren an der Volkskrankheit Alzheimer. Die Forscher*innen setzen dabei auf kleine Gewebezellen, die in Petrischalen zu einer Art Mini-Organ heranwachsen – Organoide. Mit deren Hilfe wollen sie einem der Rätsel der Alzheimer-Erkrankung auf die Spur kommen.
Diese Multimedia-Reportage begleitet Dr. Thorsten Müller und sein Team der Arbeitsgruppe Cell Signaling bei einem Alzheimer-Forschungsprojekt.
Eine Gruppe an der Ruhr-Universität Bochum forscht seit mehr als zehn Jahren an der Volkskrankheit Alzheimer. Die Forscher*innen setzen dabei auf kleine Gewebezellen, die in Petrischalen zu einer Art Mini-Organ heranwachsen – Organoide. Mit deren Hilfe wollen sie einem der Rätsel der Alzheimer-Erkrankung auf die Spur kommen.
Diese Multimedia-Reportage begleitet Dr. Thorsten Müller und sein Team der Arbeitsgruppe Cell Signaling bei einem Alzheimer-Forschungsprojekt.
Die Methoden sind frei
Wie wählen die Forscher*innen ihre Methoden?
Die Freiheit der Forschung ist in Deutschland im Grundgesetz verankert. Generell können die Forschenden dabei ihre Methoden frei wählen. Wenn Wissenschaftler*innen die Antwort auf eine bestimmte Forschungsfrage suchen, stehen ihnen unterschiedliche Methoden zur Verfügung.
Prinzipiell gibt es viele Wege, um mehr über die Ursachen von Erkrankungen wie Alzheimer zu erfahren – jede Methode hat spezifische Vor- und Nachteile. Um unterschiedliche Aspekte der Erkrankung zu untersuchen, müssen die Forschenden jeweils die geeigneten Methoden anwenden. Die Bochumer Biochemiker*innen haben sich für Arbeit an Organoiden entschieden, um die Grundlagen von Alzheimer zu verstehen.
Tierversuche dürfen nur durchgeführt werden, wenn es dafür keine Alternativmethode gibt. So steht es im Tierschutzgesetz. Sie können unerlässlich sein, um systemische Aspekte von Krankheiten zu untersuchen. Und wenn es später um die Entwicklung von Medikamenten oder Therapien geht, gibt es keine Wahl mehr:
Tierversuche sind dafür gesetzlich vorgeschrieben.
Die Freiheit der Forschung ist in Deutschland im Grundgesetz verankert. Generell können die Forschenden dabei ihre Methoden frei wählen. Wenn Wissenschaftler*innen die Antwort auf eine bestimmte Forschungsfrage suchen, stehen ihnen unterschiedliche Methoden zur Verfügung.
Prinzipiell gibt es viele Wege, um mehr über die Ursachen von Erkrankungen wie Alzheimer zu erfahren – jede Methode hat spezifische Vor- und Nachteile. Um unterschiedliche Aspekte der Erkrankung zu untersuchen, müssen die Forschenden jeweils die geeigneten Methoden anwenden. Die Bochumer Biochemiker*innen haben sich für Arbeit an Organoiden entschieden, um die Grundlagen von Alzheimer zu verstehen.
Tierversuche dürfen nur durchgeführt werden, wenn es dafür keine Alternativmethode gibt. So steht es im Tierschutzgesetz. Sie können unerlässlich sein, um systemische Aspekte von Krankheiten zu untersuchen. Und wenn es später um die Entwicklung von Medikamenten oder Therapien geht, gibt es keine Wahl mehr:
Tierversuche sind dafür gesetzlich vorgeschrieben.
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Volkskrankheit Alzheimer
Volkskrankheit Alzheimer50 Millionen Menschen fehlt die Erinnerung
Alzheimer ist die häufigste Form von Demenz.
Mehr als 50 Millionen Menschen sind weltweit von der Erkrankung betroffen. Sie beeinträchtigt schleichend und fortdauernd Gedächtnis, Denken und andere Hirnleistungen wie Sprache, Orientierung oder Urteilsvermögen. Bei manchen Betroffenen verändert sich auch die Persönlichkeit.
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Mehr als 50 Millionen Menschen sind weltweit von der Erkrankung betroffen. Sie beeinträchtigt schleichend und fortdauernd Gedächtnis, Denken und andere Hirnleistungen wie Sprache, Orientierung oder Urteilsvermögen. Bei manchen Betroffenen verändert sich auch die Persönlichkeit.
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Nervenzellen sterben ab
Der Grund für die Alzheimer-Erkrankung liegt im Gehirn. Dort ist die Kommunikation zwischen den Gehirnzellen gestört, weil deren Verknüpfungspunkte, die sogenannten Synapsen, nicht mehr richtig funktionieren. Das führt am Ende dazu, dass die Nervenzellen nach und nach absterben.
Wie kommt es dazu?
Wie kommt es dazu?
Blick ins Alzheimer-Gehirn
Bestimmte Eiweiße – genannt Tau und Amyloid – sammeln sich im Verlauf einer Alzheimer-Erkrankung im Gehirn an. Das kann für die Nervenzellen zum Problem werden.
Dann passiert folgendes:
Dann passiert folgendes:
Amyloide
Es ist zwar bekannt, wo diese Eiweiß-Ablagerungen im Gehirn entstehen. Um die Alzheimer-Erkrankung wirksam zu bekämpfen, gilt es jedoch, noch viel mehr über Amyloide in Erfahrung zu bringen.
Verklumpung
Amyloid lässt sich in einem jungen und gesunden Gehirn problemlos abbauen. Doch mit zunehmendem Alter oder erblich bedingt kann sich eine klebrige Beta-Version des Amyloids zwischen den Nervenzellen im Gehirn ansiedeln. Das Eiweiß verklumpt zu unauflöslichen Ablagerungen – den sogenannten Alzheimer-Plaques. In der Folge sterben Nervenzellen und Nervenverbindungen ab.
Tau-Eiweiße versorgen die Nervenzellen mit Nährstoffen. Kranke Eiweiße verändern sich zu dünnen Fasern in den Zellen. Die Nervenzellen verlieren ihre Form und zerfallen schließlich.
Tau-Eiweiße versorgen die Nervenzellen mit Nährstoffen. Kranke Eiweiße verändern sich zu dünnen Fasern in den Zellen. Die Nervenzellen verlieren ihre Form und zerfallen schließlich.
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Amyloide
Es ist zwar bekannt, wo diese Eiweiß-Ablagerungen im Gehirn entstehen. Um die Alzheimer-Erkrankung wirksam zu bekämpfen, gilt es jedoch, noch viel mehr über Amyloide in Erfahrung zu bringen.
Verklumpung
Amyloid lässt sich in einem jungen und gesunden Gehirn problemlos abbauen. Doch mit zunehmendem Alter oder erblich bedingt kann sich eine klebrige Beta-Version des Amyloids zwischen den Nervenzellen im Gehirn ansiedeln. Das Eiweiß verklumpt zu unauflöslichen Ablagerungen – den sogenannten Alzheimer-Plaques. In der Folge sterben Nervenzellen und Nervenverbindungen ab.
Tau-Eiweiße versorgen die Nervenzellen mit Nährstoffen. Kranke Eiweiße verändern sich zu dünnen Fasern in den Zellen. Die Nervenzellen verlieren ihre Form und zerfallen schließlich.
Alzheimer-ErkrankungDas große Rätsel
Die Abläufe im Gehirn während einer Alzheimer-Erkrankung sind gut erforscht. Dennoch enthält die Landkarte der Alzheimer-Forschung noch viele weiße Flecken.
Dazu zählen die Fragen: Sind noch andere Zellen betroffen? Wie entstehen die Ablagerungen? Und vor allem: Wann genau beginnt die Erkrankung überhaupt?
Mit Hilfe von Organoiden sucht das Team um Thorsten Müller nach Antworten.
Dazu zählen die Fragen: Sind noch andere Zellen betroffen? Wie entstehen die Ablagerungen? Und vor allem: Wann genau beginnt die Erkrankung überhaupt?
Mit Hilfe von Organoiden sucht das Team um Thorsten Müller nach Antworten.
VIDEO
Privatdozent Dr. Thorsten Müller von der Ruhr-Universität Bochum erklärt, warum er an Alzheimer forscht.
"Wir wollen die Krankheit verstehen!"
Die Wahl der Methode
Hoffnungsträger OrganoideKlein, aber oho
Stammzellen bilden die Grundlage für die Entwicklung von Geweben und Organen – und somit auch für die Züchtung von Organoiden. Dabei handelt es sich um wenige Millimeter große, dreidimensionale Zellkomplexe. Diese ähneln menschlichen Organen wie zum Beispiel Darm, Niere, Herz, Lunge oder Gehirn. Gehirn-Organoide gelten als Hoffnungsträger für die Alzheimer-Forschung.
Der erhoffte Vorteil: Forscher*innen können Prozesse beobachten, die im menschlichen Gehirn ablaufen.
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Der erhoffte Vorteil: Forscher*innen können Prozesse beobachten, die im menschlichen Gehirn ablaufen.
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Organoide entstehen aus Stammzellen. Wie das funktioniert, zeigt dieser Erklärfilm.
Gewebezelle oder Tierversuch?Klein, aber oho
Seit fast 120 Jahren wird an der Alzheimer-Erkrankung geforscht. Tierversuche haben dazu beigetragen, die Grundlagen der Erkrankung zu erforschen, auch wenn die Suche nach einem Heilmittel bisher erfolglos blieb.
Eine der Schwierigkeiten liegt im Zeitablauf der Erkrankung. Die Nervenzellen sterben schleichend ab. Ein Prozess, der mitunter Jahrzehnte dauert. Eine riesige Zeitspanne, die sich zum Beispiel in einer Maus nicht im gleichen Maßstab abbilden lässt. Mäuse leben im Vergleich zum Menschen einfach viel kürzer.
Sind Organoide aus menschlichem Gewebe die Lösung?
Eine der Schwierigkeiten liegt im Zeitablauf der Erkrankung. Die Nervenzellen sterben schleichend ab. Ein Prozess, der mitunter Jahrzehnte dauert. Eine riesige Zeitspanne, die sich zum Beispiel in einer Maus nicht im gleichen Maßstab abbilden lässt. Mäuse leben im Vergleich zum Menschen einfach viel kürzer.
Sind Organoide aus menschlichem Gewebe die Lösung?
VIDEO
Thorsten Müller erklärt, was ein Organoid ist.
"Es entspricht sehr gut dem echten menschlichen Gehirn"
Zellkultur oder Tierversuch?Das eine oder das andere – oder doch beides?
Planen Wissenschaftler*innen Experimente mit Tieren, müssen sie vorher nachweisen, dass sie die Forschungsfrage nicht anders beantworten können. Das ist gesetzlich vorgeschrieben.
In der Alzheimer-Forschung werden häufig Mäuse, Ratten, Affen oder Zebrafische eingesetzt. Gehirn-Organoide erweisen sich als zunehmend wichtige Ergänzung, um grundlegende Abläufe der Erkrankung zu untersuchen.
Doch längst nicht alle Fragestellungen lassen sich beantworten, wenn Forscher*innen künstliches menschliches Gewebe untersuchen.
In der Alzheimer-Forschung werden häufig Mäuse, Ratten, Affen oder Zebrafische eingesetzt. Gehirn-Organoide erweisen sich als zunehmend wichtige Ergänzung, um grundlegende Abläufe der Erkrankung zu untersuchen.
Doch längst nicht alle Fragestellungen lassen sich beantworten, wenn Forscher*innen künstliches menschliches Gewebe untersuchen.
VIDEO
Thorsten Müller spricht darüber, bis zu welchem Punkt die Arbeit mit Organoiden sinnvoll ist und ab wann es ohne Tierversuche nicht geht.
Gewebezelle oder Tierversuch?"Bei Medikamenten-Studien kommen wir um Tierversuche nicht herum!"
Zellkultur oder Tierversuch?Das eine oder das andere – oder doch beides?
Gerade um die Abläufe einer vielschichtigen Erkrankung wie Alzheimer besser zu
verstehen, setzen Forscher*innen auf eine Kombination aus Tierversuch
und Zellkultur.
Thorsten Müller hat in gemeinsamen Forschungsprojekten mit anderen Gruppen gute Erfahrungen mit einem solchen Methodenmix gemacht.
Ein Beispiel hierfür stammt aus der Corona-Forschung: Nachdem die Bochumer Forscher*innen mit Coronaviren infizierte Lungen-Organoide entwickelt hatten, wurden ihre Ergebnisse von Kooperationspartnern in Tierversuchen überprüft.
Thorsten Müller hat in gemeinsamen Forschungsprojekten mit anderen Gruppen gute Erfahrungen mit einem solchen Methodenmix gemacht.
Ein Beispiel hierfür stammt aus der Corona-Forschung: Nachdem die Bochumer Forscher*innen mit Coronaviren infizierte Lungen-Organoide entwickelt hatten, wurden ihre Ergebnisse von Kooperationspartnern in Tierversuchen überprüft.
VIDEO
Thorsten Müller erläutert, warum er große Hoffnung in die Arbeit mit menschlichem Gewebe setzt.
"Wir können direkt mit menschlichem Gewebe arbeiten."
Das Projektteam
Ruhr-Universität BochumWie unterhalten sich Zellen?
Die Arbeitsgruppe "Cell Signaling" am Lehrstuhl für Molekulare Biochemie der
Ruhr-Universität Bochum forscht an der Kommunikation zwischen den Zellen von Gehirn und
Lunge. Als zentrales Modell für die Forschung dienen die Organoide.
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AG Cell SignalingSie wollen es wissen
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PD Dr. Thorsten Müller
Arbeitsgruppenleiter
... koordiniert die Arbeitsgruppe Cell Signaling.
Schreibarbeit
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Lisa Bachmann
Doktorandin
... sät die Stammzellen im Labor aus und kultiviert die Organoide mit Nährstoffen.
Hier wird ausgesäht ...
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Maite Brachthäuser
Masterstudierende
... untersucht und mikroskopiert die unterschiedlichen Stadien der Organoide.
Unterm Mikroskop ...
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David Marks
Doktorand
... schneidet die Organoid-Blöcke und färbt die Organoide an.
Vorbereitung zum Schneiden
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Lukas van Impel
Masterstudierender
... untersucht die eingefärbten Organoid-Schnitte am Mikroskop und analysiert die Daten.
Marius Strachowitz
Praktikant
... lernt die Forschung mit Organoiden kennen.
Anfärben des Organoids
Frust oder Freude
Steiniger Weg zur Erkenntnis
Der Weg von der Forschungsfrage bis zur Erkenntnis kann sehr mühsam
sein. Viele Experimente verlaufen nicht nach einem einheitlichen Plan. Oftmals regen Veröffentlichungen anderer Forscher*innen zu eigenen Versuchsideen an. Wer Neues ausprobiert, gelangt zu neuen Erkenntnissen – kann aber auch scheitern. Wissenschaftler*innen benötigen daher eine hohe
Frustrationstoleranz.
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Herausforderungen in der Organoid-ForschungEine wahre Wundertüte
Monatelange Vorarbeit. Sorgfältige Planung. Akribische Durchführung. Und dann: Wie aus heiterem Himmel geht nichts mehr. Der Fehler? Unerklärlich!
Dieses Szenario hat Thorsten Müller schon viele Male erlebt.
Vor allem bei der Klonierung – der wesentliche Schritt, um das Amyloid im Gewebe farblich sichtbar zu machen. Dabei wird ein bei Alzheimer mutiertes Gen um ein Gen für ein farblich leuchtendes Eiweiß ergänzt.
Auf diese Weise können die Forscher*innen sehen, welches Organoid eine Alzheimer-Mutation enthält und welches normal wächst. Das Organoid ohne Mutation dient später als Kontrolle.
Dieses Szenario hat Thorsten Müller schon viele Male erlebt.
Vor allem bei der Klonierung – der wesentliche Schritt, um das Amyloid im Gewebe farblich sichtbar zu machen. Dabei wird ein bei Alzheimer mutiertes Gen um ein Gen für ein farblich leuchtendes Eiweiß ergänzt.
Auf diese Weise können die Forscher*innen sehen, welches Organoid eine Alzheimer-Mutation enthält und welches normal wächst. Das Organoid ohne Mutation dient später als Kontrolle.
Herausforderungen in der Organoid-ForschungMonatelange Ungewissheit
Es kann bis zu einem halben Jahr dauern, ehe das Team die zusammengeführten Gene genauer untersuchen kann. Scheitert die Klonierung, ist das ganze Experiment beendet und muss neu gestartet werden.
Doch es geht auch anders ...
Doch es geht auch anders ...
Erfolg in der Organoid-ForschungEndlich eine Antwort!
Forschung bietet auch genügend Raum zur Freude. Zum Beispiel dann, wenn sich eine Fragestellung nach langer Suche beantworten lässt. Generell ist es so: Im Forschungsantrag für jedes Projekt beschreibt Thorsten Müller, wie er auf die Frage gekommen ist und wie er sie beantworten möchte. Wenn das klappt: Daumen hoch und Zeit, sich zu freuen!
Wie Thorsten Müller und das Team zur Forschungsfrage gelangen, siehst du hier.
Es gibt aber noch mehr Erfolge ...
Wie Thorsten Müller und das Team zur Forschungsfrage gelangen, siehst du hier.
Es gibt aber noch mehr Erfolge ...
VIDEO
Dr. Thorsten Müller beschreibt die erfolgreiche Modellentwicklung.
Ein Beispiel:"Das Modell funktioniert!"
Wie entsteht eine Forschungsfrage?
ForschungsfrageDie nächste bitte!
Forschen heißt Neues entdecken. Die Ergebnisse vorheriger Experimente werfen häufig neue Fragen auf. Oft lesen Wissenschaftler*innen auch Veröffentlichungen anderer Wissenschaftler*innen und nehmen Impulse für die eigene Forschung mit. Thorsten Müller diskutiert die Ergebnisse mit seinem Team und entwickelt daraus Ideen, um die neuen Fragen zu beantworten.
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ForschungsfrageWo entstehen die Ablagerungen?
Eine Alzheimer-Erkrankung beginnt weit vor den ersten Symptomen. Die Früherkennung ist daher ein wesentliches Thema der Forschung.
Aktuell wollen die Bochumer Wissenschaftler*innen herausfinden, zu welchem Zeitpunkt Veränderungen, genauer gesagt Amyloid-Ablagerungen, im menschlichen Gehirn entstehen. Warum sehen wir sie in bestimmten Zellen, in anderen Zellen nicht? Welche Zellen sind betroffen?
Thorsten Müller und sein Team haben da etwas in einem Alzheimer-Organoid entdeckt.
Aktuell wollen die Bochumer Wissenschaftler*innen herausfinden, zu welchem Zeitpunkt Veränderungen, genauer gesagt Amyloid-Ablagerungen, im menschlichen Gehirn entstehen. Warum sehen wir sie in bestimmten Zellen, in anderen Zellen nicht? Welche Zellen sind betroffen?
Thorsten Müller und sein Team haben da etwas in einem Alzheimer-Organoid entdeckt.
Die Frage aller FragenWelche Veränderungen bewirkt eine Alzheimer-Mutation in Organoiden?
Die Forscher*innen gehen folgender Vermutung nach: Die krankhafte Entwicklung der Zellen, auch Pathologie genannt, beginnt innerhalb der Zellen.
Wie kann man die Pathologie der Zellen beeinflussen und daraus später Therapieansätze entwickeln?
Die Forscher*innen wollen mit ihrer Arbeit dazu beitragen, die Antwort darauf zu finden. Bis dahin ist es noch ein langer Weg.
Denn bevor es ins Labor geht, liegt noch viel Schreibtischarbeit vor Thorsten Müller.
Wie kann man die Pathologie der Zellen beeinflussen und daraus später Therapieansätze entwickeln?
Die Forscher*innen wollen mit ihrer Arbeit dazu beitragen, die Antwort darauf zu finden. Bis dahin ist es noch ein langer Weg.
Denn bevor es ins Labor geht, liegt noch viel Schreibtischarbeit vor Thorsten Müller.
Entstehung eines ForschungsprojektesViel Schreibarbeit ...
Ein großer Teil von Thorsten Müllers Alltag findet am Schreibtisch seines Büros statt. Hat er die Forschungsfrage identifiziert, kommt auf den Wissenschaftler viel Schreibarbeit zu. Er macht sich auf die Suche nach Fördermitteln für das Projekt. Damit finanziert Müller unter anderem Doktorand*innen, Material oder Mietgebühren für Großgeräte wie zum Beispiel ein leistungsstarkes Konfokal-Mikroskop.
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Forschungsfrage... und noch mehr Geduld
Nächster Schritt: Thorsten
Müller stellt einen Antrag auf Forschungsförderung an eine Förderorganisation, z. B. die
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
In dem Antrag legt er unter anderem dar, welche Erkenntnisse, Hypothesen und Ideen sich aus der bisherigen Arbeit seines Teams ergeben haben und welchen Nutzen seine Forschungsergebnisse versprechen.
Bis zu einer Entscheidung über die Bewilligung der Fördermittel vergeht schon mal mehr als ein halbes Jahr. Langweilig wird ihm in dieser Zeit dennoch nicht. Andere Projekte erfordern seine Aufmerksamkeit.
In dem Antrag legt er unter anderem dar, welche Erkenntnisse, Hypothesen und Ideen sich aus der bisherigen Arbeit seines Teams ergeben haben und welchen Nutzen seine Forschungsergebnisse versprechen.
Bis zu einer Entscheidung über die Bewilligung der Fördermittel vergeht schon mal mehr als ein halbes Jahr. Langweilig wird ihm in dieser Zeit dennoch nicht. Andere Projekte erfordern seine Aufmerksamkeit.
Das Projekt
ForschungsprojektAuf ins Labor ...
Das Projekt ist bewilligt. Die Förderung steht. Jetzt können die Doktorand*innen mit der "Aussaat" der Organoide beginnen. Da Organoide nur eine begrenzte Lebensdauer haben, werden sie für jedes Projekt "frisch" hergestellt. Doch auch ältere Organoide sind noch von Interesse. Sie werden eingefroren und später „scheibchenweise“ unter die Lupe genommen.
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DifferenzierungVon der Stammzelle zur Nervenzelle
Stammzellen bilden die Grundlage des Gehirn-Organoids. Sie sind genetisch so verändert, dass sie in ihrer späteren Entwicklung Anzeichen einer Alzheimer-Erkrankung ausbilden. Um die zentrale Fragestellung des Projektes zu beantworten, sorgen die Forscher*innen dafür, dass die Stammzellen sich differenzieren.
Differenzieren ... Was passiert da?
Differenzieren ... Was passiert da?
DifferenzierungVon der Stammzelle zur Nervenzelle
Aus den einzelnen Stammzellen wächst ein Gewebe heran. Dieses besteht aus verschiedenen Zelltypen: zum Beispiel den Nervenzellen. Den Übergang von der Stammzelle bis zum Gewebe mit besonderen Zelltypen nennt man „differenzieren“. Die Stammzelle hat sich geteilt und dabei weitere spezielle Zellen hervorgebracht – in diesem Fall eine Nervenzelle.
Schritt 1: Aussaat des Organoids 9000 Zellen Saatgut
Doktorandin Lisa Bachmann bereitet die Aussaat für ein Gehirn-Organoid in einer Petrischale vor. Das „Saatgut“ besteht aus etwa 9000 Stammzellen. Das Team hat die Stammzellen aus einer europäischen Stammzellbank eingekauft.
Damit die Zellen sich gut entwickeln, versorgt eine spezielle Lösung diese mit wichtigen Nährstoffen. Diese Zellen sind ungefähr 50 Mikrometer (0,05 Millimeter) klein. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von etwa 100 Mikrometern.
Nun kann die Differenzierung beginnen ...
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Damit die Zellen sich gut entwickeln, versorgt eine spezielle Lösung diese mit wichtigen Nährstoffen. Diese Zellen sind ungefähr 50 Mikrometer (0,05 Millimeter) klein. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von etwa 100 Mikrometern.
Nun kann die Differenzierung beginnen ...
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Schritt 1: Aussaat des OrganoidsTraubenzucker am Wochenende
Lebende Zellen verbrauchen Glukose – das ist nichts anderes als Traubenzucker. Die Bochumer Forscher*innen schauen daher auch am Wochenende im Labor vorbei, um das heranwachsende Gewebe zu füttern. Ohne die Nährlösung würden die Zellen absterben.
Geschüttelt, nicht gerührt!
Das Gerät sieht aus wie ein Kühlschrank, ist aber keiner. Es handelt sich um einen Inkubator. In diesem "Brutkasten" wachsen die Organoide in kleinen Schalen bei 36 bis 37 Grad Celsius heran. Das entspricht ungefähr der Körpertemperatur eines Menschen. Im Inneren des Inkubators liegen die Organoide in einer feuchten Umgebung, damit sie nicht eintrocknen. Ein Schüttler hält die Organoide dabei in Bewegung. Das dient dazu, sie mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen.
Organoid reinigenAbschied von den toten Zellen
Es gibt anfangs eine ganze Reihe toter Zellen im Organoid, die allerdings für die Differenzierung keine Rolle spielen. Die Bochumer Forscher*innen waschen sie einfach heraus.
Anschließend legen sie das gesäuberte Organoid in ein Matrigel. Diese Gelee-artige Substanz stützt den bis einen Zentimeter kleinen Körper des Organoids wie eine Art Korsett. Es hilft dabei, dass sich die Strukturen des Organoids weiter spezialisieren und entwickeln.
Anschließend legen sie das gesäuberte Organoid in ein Matrigel. Diese Gelee-artige Substanz stützt den bis einen Zentimeter kleinen Körper des Organoids wie eine Art Korsett. Es hilft dabei, dass sich die Strukturen des Organoids weiter spezialisieren und entwickeln.
Schritt 2Ran ans Mikroskop ...
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... und gucken, ob's was wird.
Schritt 2: Beobachtung am MikroskopEs wächst und gedeiht
Juhu, die Differenzierung funktioniert! Beinahe täglich überprüft Maite Brachthäuser unter dem Mikroskop, ob die Organoide wachsen. Sie vergleicht das Wachstum mit anderen Organoiden.
Wie das genau aussieht, siehst du auf den nächsten Seiten.
Wie das genau aussieht, siehst du auf den nächsten Seiten.
Die ersten Rundungen
Bereits nach einem Tag haben sich rundliche Formen im Organoid gebildet.
Die ersten Zellen haben sich miteinander verbunden. Erste feste
Strukturen zeigen sich. Scrabble-Spieler lernen ein neues Wort: Gewebeorganisationseinheit.
Rund um das Organoid befinden sich noch tote Zellen, die nun herausgewaschen werden.
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Rund um das Organoid befinden sich noch tote Zellen, die nun herausgewaschen werden.
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Tag 7
Ein erstes Anzeichen für eine erfolgreiche Entwicklung: Die Ränder des Organoids hellen sich auf.
Gesund vs. krank
Das Organoid entwickelt sich weiter. Um die Ergebnisse später vergleichen zu können, züchten die Forscher*innen die Organoide in zwei Varianten. Einmal mit gesunden Stammzellen (,,Wildtyp", WT) und einmal mit Zellen, die das mutierte Alzheimer-Gen (PSEN1) in sich tragen.
Der Vergleich ist ein vorbereitender Schritt und dient der Kontrolle: Das Team beobachtet das Wachstum der beiden Varianten. Im Idealfall weisen beide Organoide zu diesem Zeitpunkt keine bedeutenden Unterschiede in der Größe auf. Das ist sehr wichtig, denn die genetische Veränderung sollte keinen Einfluss auf das Wachstum haben. Dies würde den Vergleich der beiden Varianten verfälschen.
Der Vergleich ist ein vorbereitender Schritt und dient der Kontrolle: Das Team beobachtet das Wachstum der beiden Varianten. Im Idealfall weisen beide Organoide zu diesem Zeitpunkt keine bedeutenden Unterschiede in der Größe auf. Das ist sehr wichtig, denn die genetische Veränderung sollte keinen Einfluss auf das Wachstum haben. Dies würde den Vergleich der beiden Varianten verfälschen.
Tag 4
Tag 6
Tag 11
Wildtyp-Organoid
Der Wildtyp (WT) weist keinerlei Gen-Veränderungen auf.
Alzheimer-Organoid
PSEN1 ist aus einer Stammzelllinie hergestellt, die die sogenannte
"Presenilin1"-Mutation trägt. Dies ist eine der Mutationen, die zu starken Alzheimer-Symptomen führen. Betroffene Patient*innen
erkranken schon sehr früh an Demenz. Deshalb ist ein Organoid mit dieser Mutation ein sehr gutes
Modell, um die Mechanismen der Erkrankung untersuchen zu können.
Was sehen wir in diesem Vergleich?
Zur Erinnerung: Es ist wichtig, dass die Organoide keine großen Unterschiede im Wachstum zeigen – sonst wird der Vergleich der beiden Organoid-Typen später schwierig.
Das ist hier der Fall! Das Wildtyp-Organoid entwickelt sich genauso wie das Kontroll-Organoid ohne Gen-Mutation. Das ist wichtig für die weitere Arbeit. Jetzt kann das Team mit den eigentlichen Untersuchungen beginnen. Es geht um die Frage, was die eingeführte Mutation (PSEN1) im Gewebe verändert.
Das ist hier der Fall! Das Wildtyp-Organoid entwickelt sich genauso wie das Kontroll-Organoid ohne Gen-Mutation. Das ist wichtig für die weitere Arbeit. Jetzt kann das Team mit den eigentlichen Untersuchungen beginnen. Es geht um die Frage, was die eingeführte Mutation (PSEN1) im Gewebe verändert.
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Tag 4
Tag 6
Tag 11
Wildtyp-Organoid
Der Wildtyp (WT) weist keinerlei Gen-Veränderungen auf.
Alzheimer-Organoid
PSEN1 ist aus einer Stammzelllinie hergestellt, die die sogenannte
"Presenilin1"-Mutation trägt. Dies ist eine der Mutationen, die zu starken Alzheimer-Symptomen führen. Betroffene Patient*innen
erkranken schon sehr früh an Demenz. Deshalb ist ein Organoid mit dieser Mutation ein sehr gutes
Modell, um die Mechanismen der Erkrankung untersuchen zu können.
Was sehen wir in diesem Vergleich?
Zur Erinnerung: Es ist wichtig, dass die Organoide keine großen Unterschiede im Wachstum zeigen – sonst wird der Vergleich der beiden Organoid-Typen später schwierig.
Das ist hier der Fall! Das Wildtyp-Organoid entwickelt sich genauso wie das Kontroll-Organoid ohne Gen-Mutation. Das ist wichtig für die weitere Arbeit. Jetzt kann das Team mit den eigentlichen Untersuchungen beginnen. Es geht um die Frage, was die eingeführte Mutation (PSEN1) im Gewebe verändert.
Tag 11
Die rundlichen Strukturen bilden sich an den Rändern der Organoids weiter aus.
Tag 15
Nun zeigen sich an den Rändern erste Strukturen, die denen eines menschlichen Gehirns ähneln.
Tag 19
Das Organoid wächst weiter.
Tag 21
Nach etwa drei bis vier Wochen spricht man von einem reifen Gehirn-Organoid. Ab diesem Zeitpunkt kann das Team die
Amyloid-Ablagerungen untersuchen. Das Gewebe hat nun einen Durchmesser von fast 2 Millimetern.
Amyloid-Ablagerungen untersuchen. Das Gewebe hat nun einen Durchmesser von fast 2 Millimetern.
Schritt 3Scharfe Schnitte
Nun bereitet David Marks alles vor, damit das Organoid genauer untersucht werden kann.
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Schritt 3: Scharfe SchnitteTrennung in vollem Gange
David nimmt dazu das Organoid aus der blauen Zellkulturplatte, trennt es von dem Medium und legt es in eine Petrischale.
Doch bevor er es in die schwarze Gitterform gibt, braucht er eine Flüssigkeit, in die er das Organoid legen kann.
Doch bevor er es in die schwarze Gitterform gibt, braucht er eine Flüssigkeit, in die er das Organoid legen kann.
Schritt 3: Vorbereitung des SchnittesRüttelpartie bei 45 Grad
Agarose ist eine Art Geliermittel und hilft dabei, dass David das Organoid schneiden kann. Sie wird in einem Behälter konstant bei 45 Grad Celsius warmgehalten und kräftig durchgeschüttelt.
Bereit für den Schnitt
David spannt die Platte mit dem Organoid-Block in das Schneidegerät ein – das sogenannte Vibratom.
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Organoid-Block
Schneidemesser
Eis zum Kühlen
Schraube zum Fixieren
Vibratom-Knöpfe
David stellt die Dicke der Scheiben ein. Das Organoid soll in 300 Mikrometer (0,3 Millimeter) dünne Scheiben geteilt werden – es ist dann so dünn wie drei Menschenhaare.
Nun bringt David mit den schwarzen Schaltern die Klinge des Schneidemessers in die gewünschte Position. Dann kann es auch schon losgehen.
Schritt 4: Daten sammelnHightech und bunte Farben
Es ist soweit: Masterstudent Lukas van Impel untersucht die einzelnen Schnitte an einem Konfokal-Mikroskop. Das Mikroskop ist ein wahrer Hightech-Beobachtungsposten.
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Thorsten Müller und sein Team untersuchen nun die Organoid-Schnitte, um eine Antwort auf die Forschungsfrage zu bekommen. Eine Vermutung haben sie schon:
Die Alzheimer-Mutation im Gehirn-Organoid führt schon sehr für zu vermehrten Ablagerungen, weil bestimmte Gene in bestimmten Zellen angeschaltet und in anderen abgeschaltet sind.
Diese Vermutung überprüft das Team nun in einem langen Prozess. Wie machen sie das?
Die Alzheimer-Mutation im Gehirn-Organoid führt schon sehr für zu vermehrten Ablagerungen, weil bestimmte Gene in bestimmten Zellen angeschaltet und in anderen abgeschaltet sind.
Diese Vermutung überprüft das Team nun in einem langen Prozess. Wie machen sie das?
Daten auslesenEinfärbung unterschiedlicher Proteine
Eine spezielle Software analysiert die Strukturen des Organoids, die für die Beantwortung der Forschungsfrage von Bedeutung sind.
Die Bilder auf dem Monitor erinnern an bunt eingefärbte Korallen. Was dort leuchtet, sind jedoch die unterschiedlichen Eiweiße im Gehirn-Organoid.
Mit Hilfe des Konfokal-Mikroskops lassen sich sogar die einzelnen Ebenen des Organoids miteinander vergleichen.
Aufbauend auf Forschungsfrage und Hypothesen können die Forscher*innen nun bestimmte Kenngrößen messen. Ein wichtiger Schritt hin zum Ergebnis, den die Wissenschaftler*innen als „Quantifizierung“ bezeichnen.
Die Bilder auf dem Monitor erinnern an bunt eingefärbte Korallen. Was dort leuchtet, sind jedoch die unterschiedlichen Eiweiße im Gehirn-Organoid.
Mit Hilfe des Konfokal-Mikroskops lassen sich sogar die einzelnen Ebenen des Organoids miteinander vergleichen.
Aufbauend auf Forschungsfrage und Hypothesen können die Forscher*innen nun bestimmte Kenngrößen messen. Ein wichtiger Schritt hin zum Ergebnis, den die Wissenschaftler*innen als „Quantifizierung“ bezeichnen.
ZwischenergebnisQuantifi..., was?
Quantifizierung bedeutet, dass Eigenschaften, beispielsweise die Größe oder Menge, eines Gegenstandes als Zahl ausgedrückt werden.
Für die Organoide heißt das zum Beispiel:
Wie viele Nervenzellen werden mit einer bestimmten Farbe markiert?
Die Forscher*innen färben bei dem gesunden Organoid und dem Alzheimer-mutierten Organoid die gleichen Typen von Nervenzellen an, eine Software zählt dann die eingefärbten Zellen auf jedem Bild.
Die Werte vergleichen sie dann und gelangen zu einem ersten Zwischenergebnis. Wie der Vergleich aussieht und was die Forscher*innen daraus schließen, siehst du auf den nächsten Seiten:
Für die Organoide heißt das zum Beispiel:
Wie viele Nervenzellen werden mit einer bestimmten Farbe markiert?
Die Forscher*innen färben bei dem gesunden Organoid und dem Alzheimer-mutierten Organoid die gleichen Typen von Nervenzellen an, eine Software zählt dann die eingefärbten Zellen auf jedem Bild.
Die Werte vergleichen sie dann und gelangen zu einem ersten Zwischenergebnis. Wie der Vergleich aussieht und was die Forscher*innen daraus schließen, siehst du auf den nächsten Seiten:
Das Zwischenergebnis
Die Forscher*innen messen die Menge so genannter "neuronaler Vorläuferzellen". Aus jeder dieser Zellen entwickeln sich im weiteren Wachstumsprozess neue Zellen, unter anderem Nervenzellen.
Die Messung hat ergeben:
In den Alzheimer-Organoiden sind viel mehr neuronale Vorläuferzellen vorhanden als in den gesunden Organoiden, die der Kontrolle dienen. Daraus schließen Thorsten Müller und sein Team, dass die Alzheimer-Organoide in ihrer Entwicklung verzögert sind.
Wie sich das kranke und gesunde Organoid unter dem Mikroskop an unterschiedlichen Tagen jeweils verändern, siehst du auf der nächsten Seite:
Die Messung hat ergeben:
In den Alzheimer-Organoiden sind viel mehr neuronale Vorläuferzellen vorhanden als in den gesunden Organoiden, die der Kontrolle dienen. Daraus schließen Thorsten Müller und sein Team, dass die Alzheimer-Organoide in ihrer Entwicklung verzögert sind.
Wie sich das kranke und gesunde Organoid unter dem Mikroskop an unterschiedlichen Tagen jeweils verändern, siehst du auf der nächsten Seite:
Tag 28/29
Tag 34/35
Tag 40
Wildtyp-Organoid
Der Wildtyp (WT) weist keinerlei Gen-Veränderungen auf.
Alzheimer-Organoid
Zur Erinnerung: PSEN1 ist aus einer Stammzelllinie entstanden, die eine so genannte
"Presenilin1"-Mutation trägt. Diese Mutation führt zu starken Alzheimer-Symptomen.
Vergleich an Tag 28/29
Beim Alzheimer-Organoid sehen wir viele grün markierte Punkte. Dies sind die neuronalen Vorläuferzellen – die Vorstufe zu reifen Nervenzellen.
Grüne Markierung: Neuronale Vorläuferzellen
Blaue Markierung: Zellkerne
Rote Markierung: Reife Nervenzellen
Blaue Markierung: Zellkerne
Rote Markierung: Reife Nervenzellen
Vergleich Tag 34 bis 40
Im gesunden Organoid sind fast ausschließlich reife Nervenzellen und Zellkerne zu sehen – die blau und rot gefärbten Zellen sind dominierend.
Das Alzheimer-Organoid hingegen besitzt an einigen Stellen noch Vorläuferzellen – gut erkennbar an den grün gefärbten Ansammlungen.
Das Alzheimer-Organoid hingegen besitzt an einigen Stellen noch Vorläuferzellen – gut erkennbar an den grün gefärbten Ansammlungen.
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Tag 28/29
Tag 34/35
Tag 40
Wildtyp-Organoid
Der Wildtyp (WT) weist keinerlei Gen-Veränderungen auf.
Alzheimer-Organoid
Zur Erinnerung: PSEN1 ist aus einer Stammzelllinie entstanden, die eine so genannte
"Presenilin1"-Mutation trägt. Diese Mutation führt zu starken Alzheimer-Symptomen.
Vergleich an Tag 28/29
Beim Alzheimer-Organoid sehen wir viele grün markierte Punkte. Dies sind die neuronalen Vorläuferzellen – die Vorstufe zu reifen Nervenzellen.
Grüne Markierung: Neuronale Vorläuferzellen
Blaue Markierung: Zellkerne
Rote Markierung: Reife Nervenzellen
Vergleich Tag 34 bis 40
Im gesunden Organoid sind fast ausschließlich reife Nervenzellen und Zellkerne zu sehen – die blau und rot gefärbten Zellen sind dominierend.
Das Alzheimer-Organoid hingegen besitzt an einigen Stellen noch Vorläuferzellen – gut erkennbar an den grün gefärbten Ansammlungen.
Vorher/Nacher Ansicht
Bunt wie ein Feuerwerk
Auf dieser Seite siehst du noch eine andere, nähere Aufnahme eines Organoids – wieder mit unterschiedlichen Färbungen, je nachdem was die Forscher*innen untersuchen möchten.
Blau = Zellkerne (speichern u.a. die genetischen Informationen)
Grün = Neuronale Vorläuferzellen (aus jeder dieser Zellen entwickeln sich im weiteren Wachstumsprozess neue Zellen, u.a. Nervenzellen)
Anhand der Vorher/Nachher-Ansicht kannst du dir die unterschiedlichen Farben anschauen.
Blau = Zellkerne (speichern u.a. die genetischen Informationen)
Grün = Neuronale Vorläuferzellen (aus jeder dieser Zellen entwickeln sich im weiteren Wachstumsprozess neue Zellen, u.a. Nervenzellen)
Anhand der Vorher/Nachher-Ansicht kannst du dir die unterschiedlichen Farben anschauen.
ZusammenfassungWas bedeutet das jetzt?
Thorsten Müller und sein Team schließen daraus, dass auch Menschen mit dieser Alzheimer-Mutation bereits Veränderungen in ihrer ganz frühen Entwicklung im Mutterleib (Embryogenese) besitzen. "Von außen" lassen sich diese Veränderungen nicht so leicht erkennen.
Für die Forschung bietet dies neue Perspektiven:
Erstmals können die ganz frühen Mechanismen in einem menschlichen Modell untersucht werden. Bislang konnten Wissenschaftler*innen diese Zusammenhänge nur am Tiermodell, z.B. an Mäusen, erforschen.
Wenn diese frühen Mechanismen verstanden sind, können die Forscher*innen mit ihrem neuen Organoid-Modell vielleicht neue Ansätze für Therapeutika finden.
Für die Forschung bietet dies neue Perspektiven:
Erstmals können die ganz frühen Mechanismen in einem menschlichen Modell untersucht werden. Bislang konnten Wissenschaftler*innen diese Zusammenhänge nur am Tiermodell, z.B. an Mäusen, erforschen.
Wenn diese frühen Mechanismen verstanden sind, können die Forscher*innen mit ihrem neuen Organoid-Modell vielleicht neue Ansätze für Therapeutika finden.
Grenzen eines Organoids
Gegenwart und Zukunft der OrganoideBis hierhin und nicht weiter
Wir haben gelernt: Organoide haben in der Alzheimer-Forschung den Vorteil, dass es sich um menschliches Gewebe handelt. Die Ergebnisse spiegeln möglicherweise die Situation im menschlichen Gehirn in bestimmten Teilaspekten besser wider als bei einem Tierversuch. Allerdings besteht zwischen dem Organoid in der Nährlösung und einem echten, lebenden Gehirn auch noch ein großer Unterschied.
Es stellt sich die Frage, ob Organoide eines Tages in der Lage sein werden, Tierversuche komplett zu ersetzen. Mit dieser Frage befassen sich auch die Bochumer Forscher*innen täglich. In absehbarer Zeit erscheint ein solcher Schritt trotz aller Fortschritte dieser jungen Methode noch nicht möglich.
Für die Geschichte einfach weiterscrollen oder zurück zur Übersicht.
Es stellt sich die Frage, ob Organoide eines Tages in der Lage sein werden, Tierversuche komplett zu ersetzen. Mit dieser Frage befassen sich auch die Bochumer Forscher*innen täglich. In absehbarer Zeit erscheint ein solcher Schritt trotz aller Fortschritte dieser jungen Methode noch nicht möglich.
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Ende von Tierversuchen?Viel Potenzial – aber nicht in allen Bereichen
Organoide und selbst Assembloide (Verknüpfungen verschiedener Organoide) können in vielen Bereichen die Komplexität des Organismus noch nicht hinreichend abbilden.
Thorsten Müller glaubt dennoch, dass Organoide das Potenzial haben, zunehmend an die Stelle von Tierversuchen zu treten, sowohl in Bereichen der Grundlagenforschung als auch beim Testen von Medikamenten. In anderen Bereichen bilden Organoide bereits im Methodenmix eine gute Ergänzung zum Tierversuch.
Thorsten Müller glaubt dennoch, dass Organoide das Potenzial haben, zunehmend an die Stelle von Tierversuchen zu treten, sowohl in Bereichen der Grundlagenforschung als auch beim Testen von Medikamenten. In anderen Bereichen bilden Organoide bereits im Methodenmix eine gute Ergänzung zum Tierversuch.
VIDEO
Dr. Thorsten Müller sieht noch Luft nach oben.
Standard-Frage"Das Blutgefäßsystem können wir in den Organoiden noch nicht entwickeln."
Nährstoffversorgung bricht ab – die Zellen sterben
Die Differenzierung erweist sich längst nicht als ausgereift. So gelingt es der Forschung aktuell noch nicht, hirnähnliche Strukturen oder Gewebestücke in einen stärker spezialisierten Zustand zu versetzen. Also zum Beispiel Organoide zu entwickeln, die größer sind als etwa ein Zentimeter.
Und dann gibt es da noch ein Versorgungsproblem: Organoide besitzen kein Blutgefäßsystem. Somit gelangen die Nährstoffe nach einiger Zeit nicht mehr bis in das Innere des Gewebes. Dadurch sterben die innersten Zellen ab – das Organoid wird hohl.
Und dann gibt es da noch ein Versorgungsproblem: Organoide besitzen kein Blutgefäßsystem. Somit gelangen die Nährstoffe nach einiger Zeit nicht mehr bis in das Innere des Gewebes. Dadurch sterben die innersten Zellen ab – das Organoid wird hohl.
AUDIO
Thorsten Müller spricht über die Möglichkeiten, Organoide als Assembloide miteinander zu kombinieren.
AssembloideIn Verbindung kommen
Um die Nährstoffversorgung zu erhalten, liegt die Hoffnung auf sogenannten Assembloiden. Dabei handelt es sich um eine Verknüpfung verschiedener Organoide. SIe bieten großes Potential im Hinblick auf die Vermeidung von Tierversuchen. Doch auch hier steht die Entwicklung trotz aller Fortschritte noch am Anfang.
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ZusammengefasstWann eignen sich Organoide nicht als Ersatz für Tierversuche?
Organoide können unter bestimmten Voraussetzungen Tierversuche nicht ersetzen. Wenn Forscher*innen den Einfluss äußerer Reize auf das Verhalten oder körperliche Prozesse untersuchen sowie die Entwicklung bestimmter Tumore im Körper erforschen, kommen sie um Tierversuche oft nicht herum.
Organoide sind nicht eingebettet in den lebenden Organismus. Damit fehlt ihnen die Versorgung durch Blutgefäße und die Verbindung zu Nervenzellen, etwa zu den Zellen des Nerven- und des Immunsystems. Somit können Organoide die Komplexität des lebenden Organismus aktuell nicht vollständig abbilden.
Organoide sind nicht eingebettet in den lebenden Organismus. Damit fehlt ihnen die Versorgung durch Blutgefäße und die Verbindung zu Nervenzellen, etwa zu den Zellen des Nerven- und des Immunsystems. Somit können Organoide die Komplexität des lebenden Organismus aktuell nicht vollständig abbilden.
VIDEO
Dr.
Thorsten Müller will künftig mehr ins Detail der Zelle gehen.
Blick in die ZukunftWie geht es weiter?
Thorsten Müller und sein Team wollen bessere Standards für die Forschung mit Organoiden erreichen. Sie feilen an Techniken, um die Stammzellen stetig weiterzuentwickeln. Und sie wollen mehr über die Aktivitäten im Inneren der Gehirnzellen erfahren.
Die Publikation
PublikationEchte Teamarbeit
Wir erinnern uns: Thorsten Müller und sein Team haben noch keine Antwort auf die Forschungsfrage gefunden, aber ein Zwischenergebnis.
Bis zu einem Gesamtergebnis des Projektes dauert es noch einige Monate. Thorsten Müller schätzt, dass die Publikation Ende des Jahres 2022 veröffentlicht werden kann. Die Ergebnisse sollen schließlich einen Mehrwert bieten. Für die Öffentlichkeit und andere Wissenschaftler*innen – für weitere Forschung.
Wenn es soweit ist heißt es: ganz viel Teamarbeit! Die Doktorand*innen steuern jetzt ihre Beiträge dazu bei. Es gilt, die angewandten Methoden zu erläutern und die „quantifizierten“ Ergebnisse zu diskutieren.
Die Bochumer Forscher*innen erzählen ihre Geschichte von der Forschungsidee zum Ergebnis.
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Bis zu einem Gesamtergebnis des Projektes dauert es noch einige Monate. Thorsten Müller schätzt, dass die Publikation Ende des Jahres 2022 veröffentlicht werden kann. Die Ergebnisse sollen schließlich einen Mehrwert bieten. Für die Öffentlichkeit und andere Wissenschaftler*innen – für weitere Forschung.
Wenn es soweit ist heißt es: ganz viel Teamarbeit! Die Doktorand*innen steuern jetzt ihre Beiträge dazu bei. Es gilt, die angewandten Methoden zu erläutern und die „quantifizierten“ Ergebnisse zu diskutieren.
Die Bochumer Forscher*innen erzählen ihre Geschichte von der Forschungsidee zum Ergebnis.
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PublikationDer letzte Schritt ...
Der Fachartikel wird formuliert. Thorsten Müller rechnet hier nochmal mit einer reinen Arbeitszeit von zwei bis drei Wochen. Wenn die Schreibarbeit beendet ist, schickt er den Artikel an ein Fachjournal. Dann prüfen unabhängige Fach-Wissenschaftler*innen in einem so genannten "Peer Review"-Verfahren das Manuskript: Haben die Bochumer Forscher*innen die richtige Methodik angewandt? Sind Methoden und Ergebnisse nachvollziehbar dargestellt? Bietet die Arbeit einen Mehrwert für die Forschung?
PublikationNach dem Projekt ist vor dem Projekt
Wenn das Manuskript der Überprüfung standhält, heißt es: Der wissenschaftliche Artikel wird endlich veröffentlicht!
Auf Thorsten Müller und sein Team warten indes schon die nächsten Fragen, die es zu beantworten gilt. Nach dem Projekt ist vor dem Projekt. Die abgeschlossene Versuchsreihe hat neue Fragestellungen aufgeworfen. Das Team diskutiert Ideen, wie sich diese Fragen mit Hilfe von Organoiden beantworten lassen.
Tage oder Wochen später schaltet Thorsten Müller seinen Computer an. Die Tastatur klappert unter seinen Fingern. Auf dem Bildschirm erscheint das Wort "Antrag".
Auf Thorsten Müller und sein Team warten indes schon die nächsten Fragen, die es zu beantworten gilt. Nach dem Projekt ist vor dem Projekt. Die abgeschlossene Versuchsreihe hat neue Fragestellungen aufgeworfen. Das Team diskutiert Ideen, wie sich diese Fragen mit Hilfe von Organoiden beantworten lassen.
Tage oder Wochen später schaltet Thorsten Müller seinen Computer an. Die Tastatur klappert unter seinen Fingern. Auf dem Bildschirm erscheint das Wort "Antrag".
Methodenmix in der biomedizinischen ForschungVon der Forschungsfrage bis zur Publikationmmm
Das Projekt
ProjektplanungSchreiben und ForschenDer lange Weg zur Erkenntnis
Bla bla bla
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Grenzen eines Organoids
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Alzheimer auf der Spur – Wie Mini-Organe dabei helfen
Die Methoden sind frei
Auf dem Pfad der Forschung
50 Millionen Menschen fehlt die Erinnerung
Nervenzellen sterben ab
Blick ins Alzheimer-Gehirn
"Wir wollen die Krankheit verstehen!"
Klein, aber oho
Klein, aber oho
"Es entspricht sehr gut dem echten menschlichen Gehirn"
Das eine oder das andere – oder doch beides?
"Bei Medikamenten-Studien kommen wir um Tierversuche nicht herum!"
Das eine oder das andere – oder doch beides?
"Wir können direkt mit menschlichem Gewebe arbeiten."
Wie unterhalten sich Zellen?
Sie wollen es wissen
PD Dr. Thorsten Müller
Lisa Bachmann
Maite Brachthäuser
David Marks
Lukas van Impel und Marius Strachowitz
Steiniger Weg zur Erkenntnis
Eine wahre Wundertüte
Monatelange Ungewissheit
"Das Modell funktioniert!"
Die nächste bitte!
Wo entstehen die Ablagerungen?
Die Forschungsfrage
Die Frage aller Fragen
Viel Schreibarbeit ...
... und noch mehr Geduld
Auf ins Labor ...
Von der Stammzelle zur Nervenzelle
9000 Zellen Saatgut
Traubenzucker am Wochenende
Geschüttelt, nicht gerührt!
Abschied von den toten Zellen
Ran ans Mikroskop ...
... und gucken, ob's was wird.
Es wächst und gedeiht
Die ersten Rundungen
Tag 7
Gesund vs. krank
Tag 11
Tag 15
Tag 19
Tag 21
Scharfe Schnitte
Trennung in vollem Gange
Rüttelpartie bei 45 Grad
Einfüllen Agarose in Gitterform
Organoid-Block unter der Lupe
Entfernung des Blockes aus der Gitterform
Festkleben Organoid
Nahaufnahme des Organoid-Blockes
Bereit für den Schnitt
Vibratom mit Organoid-Block
Vibratom-Knöpfe
Schnitt des Organoids
Einbetten des Organoid-Schnittes
Hightech und bunte Farben
Schalter ein? Schalter aus?
Einfärbung unterschiedlicher Proteine
Quantifi..., was?
Bunt wie ein Feuerwerk
Was bedeutet das jetzt?
Bis hierhin und nicht weiter
"Das Blutgefäßsystem können wir in den Organoiden noch nicht entwickeln."
Nährstoffversorgung bricht ab – die Zellen sterben
In Verbindung kommen
Wie geht es weiter?
Echte Teamarbeit
Der letzte Schritt ...
Nach dem Projekt ist vor dem Projekt
Von der Forschungsfrage bis zur Publikation
Schreiben und Forschen