© Dominik Paquet / LMU Klinikum
News • Interaktion verschiedener Zelltypen
Alzheimer-Forschung: Modell bildet Hirngewebe in 3D ab
Wie lässt sich die Erforschung der Alzheimer-Demenz schneller, effektiver und besser machen? Nach Jahrzehnten intensiver Forschung weltweit und trotz jüngster therapeutischer Fortschritte ist es bislang nicht gelungen, die Erkrankung entscheidend zu stoppen.
„Bisher mangelte es auch an dreidimensionalen Modellen, die die komplexen Zusammenhänge im menschlichen Gehirngewebe bei der Alzheimer-Demenz real abbilden“, erklärt Prof. Dr. Dominik Paquet vom Institut für Schlaganfall- und Demenzforschung des LMU Klinikums. In diesem Punkt sind seinem Team jetzt große Fortschritte gelungen – mit potenziell weitreichenden Folgen für die Entwicklung neuer Medikamente gegen Alzheimer. Die Publikation mit den neuen Ergebnissen ist jetzt im Fachblatt „Nature Neuroscience“ erschienen.
Bildquelle: LMU Klinikum; © Boris Schmalenberger
Wenn Forschende aus Stammzellen Gewebe züchten, die dem menschlichen Original ähneln, braucht es neben wissenschaftlicher Kreativität und handwerklichem Geschick auch eine Menge Geduld: „Neun Jahre“, sagt Paquet, „haben wir gebraucht, um unser neues, dreidimensionales Modell des menschlichen Hirngewebes zu entwickeln, bis es auf allen nötigen Ebenen funktioniert hat.“ Das bedeutet für die Erforschung der Alzheimer-Demenz: Es kommt vor allem auf die Interaktion verschiedener Zelltypen und ihrer biochemischen Funktionen an, weniger auf die exakte Nachbildung der Struktur des Gehirns.
Ausgangsmaterial des neuen 3D-Gewebemodells sind menschliche Stammzellen, die sich in verschiedene Zelltypen des Gehirns umwandeln lassen - in diesem Fall Nervenzellen, Astrozyten und Mikrogliazellen. Um dieses Set zu bekommen, müssen die Stammzellen mit einem Cocktail verschiedener Stoffe behandelt werden, und zwar „nach einer ganz bestimmten Rezeptur, die wir selbst entwickelt haben.“ In einer speziellen Nährlösung verbinden sich diese ausdifferenzierten Zellen und haften aneinander, erklärt Paquet weiter, „und innerhalb einer Woche entstehen Gewebekügelchen in der Größe eines halben Stecknadelkopfes, die sich organisieren und zentrale Funktionen des Gehirns übernehmen.“
Ihre Nervenzellen bilden Fortsätze und vernetzen sich mit funktionalen Synapsen. Die Astrozyten versorgen ihre Nachbarn mit Nährstoffen. Und die Mikrogliazellen – die Immunzellen des Gehirns – überwachen ihre Umgebung und stellen sicher, dass sich keine toten Zellen oder Fremdstoffe anreichern. „Wir haben auch überprüft, ob in unserem Gewebemodell alle wichtigen Gene und Proteine aktiv sind, die für das Studium der Alzheimer-Demenz wichtig sind“ sagt der Neurowissenschaftler, „und das ist definitiv der Fall.“
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Ein weiterer großer Vorteil: Das System ist reproduzierbar. Das heißt, geht man nach Anleitung der Münchner Forschenden vor, entstehen verlässlich Gewebestrukturen mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen Funktionen. „Von außen aber können wir das erzeugte Hirngewebe verändern“, sagt Dominik Paquet, „zum Beispiel Symptome einer Krankheit wie Alzheimer auslösen, potenzielle Medikamente testen und so weiter.“ Tatsächlich haben die Forschenden erfolgreich die Bildung der Alzheimer-typischen Amyloid-Aggregate induziert - und diese mit neuen, bereits verfügbaren Medikamenten wieder aufgelöst. Dabei sind nachweislich die Mikroglia aktiv, die bei der Krankheit eine zentrale Rolle spielen.
„Unser System“, sagt Dominik Paquet, „könnte dazu beitragen, die Entwicklung neuer Medikamente zu beschleunigen.“ Vor diesem Hintergrund arbeitet sein Team gerade daran, die Herstellung der Gewebemodelle mit Robotern zu automatisieren und zu skalieren, das heißt hunderte bis tausende der Gewebe mit den gleichen Krankheitssymptomen herzustellen. Das ist vor allem für die Anwendung in der Industrie wichtig, beispielsweise um viele neue Stoffe effizient auf ihre Wirkung gegen Alzheimer in einem menschlichen System testen zu können.
Quelle: LMU Klinikum
09.08.2026
