Wissenschaftler haben Mäuse genetisch so verändert, dass menschliches Gewebe in ihnen Wurzeln schlägt, ein Durchbruch, der die Bemühungen zur Entwicklung von Behandlungen für Krankheiten und Entwicklungsstörungen vorantreibt. Die mit menschlichem Gewebe versehenen Mäuse zeigten im Vergleich zu ihren unveränderten Artgenossen unterschiedliche Verhaltensweisen, wie beispielsweise anders zu gehen, wenn sie Sauerstoffmangel ausgesetzt waren. Die Transplantationsmethode eröffnet den Weg, menschliche fetale Neuronenaktivität mit einer Detailtiefe zu beobachten, die bei lebenden Menschen oder in Labor-Gehirngewebekulturen nicht erreichbar ist.

Sergiu Pașca, Forschungsteamleiter und Professor an der Stanford University in Kalifornien, sagte, diese Tiermodelle bieten eine einzigartige Möglichkeit, zu untersuchen, wie krankheitsassoziierte Veränderungen in der menschlichen Hirnschaltung im intakten Nervensystem auftreten. Neurowissenschaftler werden viel mehr über die Ursachen und Mechanismen neuroentwicklungsbedingter und durch Schwangerschaft bedingter Störungen erfahren und mögliche Interventionen testen, um sie zu korrigieren oder zu verhindern. Nach in Nature am Mittwoch veröffentlichtem Papier hat Pașcas Team Mäuse so gezüchtet, dass fast ihre gesamte Hirnrinde — die äußere Schicht des Gehirns — fehlte.

Der menschliche Gewebe wurde aus Stammzellen gezüchtet, die ursprünglich aus Haut stammten und in die die meisten Körperzelltypen differenzieren können. Die Forsetzten den sogenannten xenocorticalen Mäusen fünf Stunden lang einer niedrigen Sauerstoffumgebung aus, wobei sie einen Sauerstoffmangel nachahmten, der bei Menschen bei Auftreten während der Schwangerschaft oder um die Geburt cerebral palsy verursacht. Die mit Sauerstoffmangel ausgestatteten Nager hatten mehr Schwierigkeiten, ihr Gleichgewicht und ihren Gang beizubehalten, während ihre unveränderten Artgenossen fast unbeeinflusst blieben. Sergiu Pașcas Team hat Mäuse so gezüchtet, dass fast ihre gesamte Hirnrinde © Pasca-Labor/Stanford University. Die xenocortical-Organismen könnten ein besseres Verständnis der Ursachen anderer Erkrankungen einschließlich Schizophrenie, Epilepsie und tiefer Autismus ermöglichen, sagte Pașca. Die neue Technik wurde umfangreichen ethischen Prüfungen unterzogen, sowohl intern an der Stanford University als auch von externen Experten, sagte er.

Oscar Marin, Professor für Neurowissenschaften am King's College London, sagte, die Forschung sei ein "technischer Durchbruch" mit dem "unmittelbaren Preis" von "dem Anschauen der Entwicklung menschlicher Hirnkortex-Neuronen, molekular und elektrisch, in einem realistischeren Setting als einer Schale". Dies ermöglicht den Vergleich ihrer Reife mit echtem menschlichem fetalem Gewebe und das Aufzeichnen der Aktivität großer Menschenneuronenpopulationen in einem wachen Tier. Marin hob die Einschränkungen der xenocortical-Technik hervor, darunter dass das transplantierte Gewebe die volle Komplexität des menschlichen Gehirns nicht widerspiegelt und die untersuchten Verbindungen menschlich zu maus und nicht menschlich zu menschlich sind.