Die Plattform wurde von Vasiliki Panagiotakopoulou, einer senior-Postdoktorandin am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung, entwickelt, um Limitationen bisheriger Modelle zu überwinden, darunter zum Beispiel die technische Komplexität, ethischen Bedenken und die begrenzte experimentelle Flexibilität, die mit in vivo Xenotransplantationsansätzen verbunden sind. Durch die Co-Kultivierung humaner Organoide mit Maushirnschnitten haben die Forscher ein System etabliert, das langfristig im Labor aufrechterhalten und experimentell manipuliert werden kann.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC), die aus Mikroglia gewonnen und in die Schnittkulturen eingebracht wurden, wanderten in die Organoide ein und nahmen morphologische und funktionelle Merkmale an, die denen in humanem Hirngewebe ähneln. Im Gegensatz zu reinen Organoidkulturen, in denen Mikroglia in der Regel nur kurz überleben, unterstützte das chimäre System die Aufrechterhaltung und funktionale Reaktionsfähigkeit humaner Mikroglia und ermöglichte so eine langfristige Beobachtung.

„Diese Plattform hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten“, kommentierte Mathias Jucker, Leiter der Abteilung, „und ermöglicht die Erforschung krankheitsrelevanter Prozesse.“ In einer konzeptionellen Machbarkeitsstudie wurde Amyloidpathologie in die chimären Kulturen induziert, um genotypabhängige Unterschiede in den Mikroglia-Reaktionen im Zusammenhang mit einer Alzheimer-Risikovariante zu untersuchen.

Insgesamt ermöglicht das neuartige in vitro Modell die experimentelle Kontrolle über die zelluläre Zusammensetzung und die umgebende Mikroumgebung. Es ermöglicht Ansätze, die in vivo nur schwer zu realisieren sind, darunter genetische Kombinationsansätze, pharmakologische Manipulationen und funktionelle Echtzeit-Bildgebung. Das Modell erfasst zwar nicht alle Aspekte des lebenden Gehirns, bietet jedoch eine zugängliche Plattform, die die Lücke zwischen vereinfachten in vitro Systemen und komplexen Tiermodellen schließt.

Originalpublikation: Panagiotakopoulou, Vasiliki, et al. "Chimeric human organoid and mouse brain slice co-cultures to study microglial function." Cell Reports Volume 44, Issue 12 (2025): 116656.

Foto: Dr. Vasiliki Panagiotakopoulou