Die fortschreitende Entwicklung der alpha-Synuclein-Pathologie bei neurodegenerativen Krankheiten wie der Parkinson-Krankheit zu verstehen, ist seit langem eine Herausforderung. Der Neuroanatom Braak berichtete 2003 über eine im Gehirn identifizierte Abfolge von Arealen, in denen zeitlich nacheinander abnorme alpha-Synuclein-Proteine auftauchten, bis die typischen Symptome der Schüttellähmung auftreten.^(*)

Ein Assembloid ist ein In-vitro-Modell, das zwei oder mehr Organoide, Sphäroide oder kultivierte Zelltypen kombiniert, um die strukturellen und funktionellen Eigenschaften eines Organs zu rekapitulieren. Derartige Strukturen in der Kultur bieten eine kontrollierte Umgebung, in der das Fortschreiten der Parkinson-Krankheit mit bisher unerreichter Detailgenauigkeit untersucht werden kann. Die Zellen für die Mittel- und Hinterhirnorganoide stammten von einzelnen Patientinnen und Patienten. Das Team nutzte auch fortgeschrittene Techniken wie Mikroelektroden-Arrays und Virus-Tracking, um zu bestätigen, dass die Organoide funktionelle, gerichtete Verbindungen bilden, genau wie echte Hirnregionen.

Zunächst wurde eine alpha-Synuclein-Pathologie in den Hinterhirnorganoiden nachgewiesen. Anschließend wurden mit Hilfe des Tissue Engineerings Mittelhirn-Hinterhirn-Assembloide konstruiert. Diese Assembloide ermöglichen die Untersuchung und Beschreibung der Ausbreitung der alpha-Synuclein-Pathologie, die sich von den Hinterhirnkomponenten zu den Mittelhirnregionen innerhalb der integrierten Struktur fortschreitet.

Mit ihrem Modell konnte das Team beobachten, dass eine Zunahme von alpha-Synuclein im Hinterhirn eine Übertragung der Pathologie in das gesunde Mittelhirn bewirkt und Veränderungen auf der Ebene der Synapsen hervorrufen kann. Nachdem sich das alpha-Synuclein ausbreitete, wurden diese Verbindungen schwächer, was auf eine frühe Unterbrechung der Netzwerkaktivität im Gehirn hindeutet. Das vorgestellte Modell stellt somit eine robuste In-vitro-Plattform für die Untersuchung dieser Mechanismen dar.

„Dieses Modell bietet eine einzigartige Möglichkeit, frühe Krankheitsmechanismen zu untersuchen und nach Medikamenten zu suchen, die die Vermehrung von Alpha-Synuclein blockieren können, bevor irreversible Schäden auftreten“, so Prof. Schwamborn in der aktuellen Pressemitteilung.

Originalpublikation:
Gomez-Giro G, Frangenberg D, Vega D, Zagare A, Barmpa K, Antony PMA, Robertson G, Sabahi-Kaviani R, Haendler K, Kruse N, Papastefanaki F, Matsas R, Spielman M, Luttge R, Schwamborn JC. α-Synuclein Pathology Spreads in a Midbrain-Hindbrain Assembloid Model. Adv Sci (Weinh). 2025 Apr 17:e2409040. doi: 10.1002/advs.202409040. Epub ahead of print. PMID: 40245004.

Quelle:
https://www.uni.lu/lcsb-de/news/gehirn-assembloide-zur-erforschung-der-ausbreitung-der-parkinson-krankheit/

* Braak H, Del Tredici K, Rüb U, de Vos RA, Jansen Steur EN, Braak E. Staging of brain pathology related to sporadic Parkinson's disease. Neurobiol Aging. 2003 Mar-Apr;24(2):197-211. doi: 10.1016/s0197-4580(02)00065-9. PMID: 12498954.