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Junge Forschung

Nina Corsini: Wo die Nerven im Labor wachsen

(c) Caio Kauffmann
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Die Stammzellforscherin Nina Corsini züchtet Neuronen in der Petrischale, um besser zu verstehen, wie sich das Gehirn entwickelt – und was passiert, wenn dabei etwas schiefgeht.

Es ist das komplexeste Objekt im bekannten Universum. 86 Milliarden Nervenzellen, jede einzelne mit bis zu 7000 Verzweigungen, die sie untereinander vernetzen und über die sie auf unterschiedlichste Weise miteinander kommunizieren – selbst das brillanteste Gehirn ist nicht dazu in der Lage, sich die Dynamik vorzustellen, die sich aus seiner eigenen Anatomie ergibt.

Doch auch ein derart diffiziles Gebilde fängt klein an, aus nur ein paar Stammzellen entsteht im Embryo das Denkorgan. Diesen Prozess – zumindest in seinen Anfängen – ahmt Nina Corsini im Reagenzglas nach. „Wir wollen herausfinden, wie sich das Gehirn entwickelt, was passiert, wenn da etwas schiefgeht, und warum sich daraus Krankheiten entwickeln können“, fasst die Stammzellforscherin ihre Arbeit am Institut für Molekulare Biotechnologie (Imba) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften zusammen.

"Wir können mit diesen Zellen die Embryonalentwicklung nachstellen, ihre Fähigkeit zur Selbstorganisation ist unglaublich."

Zellen mit Organisationstalent

Corsini lässt dafür im Labor sogenannte Organoide wachsen, kleine Zellklumpen, die Ähnlichkeit mit Gehirnen aufweisen. „Für unsere Organoide entnehmen wir Patienten oder gesunden Menschen Blut- oder Hautproben, kultivieren daraus Zellen und reprogrammieren sie dann zu Stammzellen.“

Induzierte pluripotente Stammzellen heißen diese im Fachjargon, und sie haben erstaunliche Fähigkeiten: Versorgt man sie mit den richtigen Nähr- und Botenstoffen, organisieren sie sich von selbst auf ähnliche Weise wie bei der Entwicklung eines Organs im Embryo.

„Damit können wir die Entwicklung des menschlichen Gehirns ungefähr bis zur 20. Woche nachvollziehen“, erklärt Corsini. Von einem richtigen Gehirn sei so ein Organoid aber dennoch weit entfernt, betont sie. Die Neuronen seien zwar miteinander vernetzt, doch ihre primitiven Impulse seien nicht mit tatsächlichen Gehirnströmen eines Menschen vergleichbar.

Sie bieten aber ein ideales Modell, um neuronale Krankheiten zu untersuchen. „In einem meiner Projekte erforsche ich die Ursachen für bestimmte Formen von Epilepsie, die bei Kindern auftritt. Wir haben dafür in Zusammenarbeit mit dem Wiener AKH Organoide von Patienten gezüchtet und ihr Wachstum mit Organoiden von gesunden Kindern verglichen. Dabei konnten wir sehen, dass bei dieser Erkrankung bestimmte Prozesse in der Gehirnentwicklung gestört sind – mit anderen Experimenten, etwa im Tierversuch mit Mäusen, ließe sich so etwas nicht erforschen.“

Das gilt auch für ein weiteres Projekt aus Corsinis Arbeitsgruppe, die von Jürgen Knoblich geleitet wird: Mithilfe der Organoide fanden die Forscher heraus, was in den Gehirnen von Kindern mit Mikrozephalie schiefläuft. „Hier haben sich am Anfang der Entwicklung die Vorläuferzellen zu wenig geteilt und sind zu früh zu Neuronen herangereift. Dadurch gab es insgesamt zu wenig Nervenzellen, und das Gehirn ist zu klein geblieben.“ Auch Medikamente kann man an den Organoiden ausprobieren, wie es einer von Corsinis Kollegen am Imba macht. Er erprobt verschiedene Substanzen gegen Hirntumore auf ihre Wirksamkeit.

 

Tiefer Einblick mit neuen Technologien

Es sei eine sehr aufregende Zeit, um in diesem Bereich Forschung zu betreiben, findet Corsini. Durch neue Technologien wie Organoide, moderne Sequenziermethoden oder die Genschere Crispr sei ein bisher ungeahnter Einblick in die Entwicklung und Vernetzung des Gehirns möglich. „Ich schätze mich wirklich glücklich, einen Beruf zu haben, in dem ich so viel Neues entdecken kann. Das Gehirn ist ein unbegreifliches Wunder – daran teilzuhaben, es zu erforschen, treibt mich an.“

Zwar sei die Arbeit als Forscherin recht zeitaufwendig und erfordere als dreifache Mutter viel Organisationstalent, einen starken Fokus und einiges an Unterstützung, vor allem von ihrem Partner. Neben Ausflügen in die Natur mit ihren Kindern und einem gelegentlichen Roman bleibe nicht viel Zeit für Hobbys. Doch das Gefühl, etwas zu verpassen, habe die sie dennoch nie: „Dafür macht mir meine Arbeit zu viel Spaß.“

Zur Person

Nina Corsini studierte Biochemie an der Universität Frankfurt und promovierte an der Universität Heidelberg über die Entwicklung von Nerven im erwachsenen Mäusegehirn. Nach einem Forschungsaufenthalt am Deutschen Krebsforschungszentrum wechselte sie in die Gruppe von Jürgen Knoblich ans Institut für Molekulare Biotechnologie der ÖAW in Wien.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 29.02.2020)