Traumatoide: ein Modell für traumatische Hirnverletzungen

Traumatische Hirnverletzungen (Schädel-Hirn-Trauma - SHT) betreffen jedes Jahr weltweit Millionen von Menschen, was oft zu langfristiger Neurodegeneration führt und das Risiko für Demenz bei den Betroffenen erheblich erhöht. Um SHT zu verstehen, stützt sich die aktuelle Forschung stark auf Tierversuche, die nicht nur Tierleid verursachen, sondern aufgrund grundlegender Unterschiede in der Physiologie von Mensch und Tier möglicherweise auch menschliche Gehirnprozesse unzureichend widerspiegeln. Dieses Projekt zielt darauf ab, unser Wissen über SHT zu erweitern, indem ein auf Menschen basierendes Forschungsmodell entwickelt wird. Mit Hilfe fortschrittlicher Stammzelltechnologien werden wir dreidimensionale Traumatoide entwickeln. Dabei handelt es sich um im Labor gezüchtete menschliche Gehirnmodelle, die die Auswirkungen traumatischer Hirnverletzungen nachahmen. Dieser Ansatz bietet eine humane und hochrelevante Alternative zu Tiermodellen und ebnet den Weg für ein besseres Verständnis von SHT sowie für effektivere Behandlungsmethoden. Im Mittelpunkt unserer Forschungsfragen steht die Untersuchung der Rolle der extrazellulären Matrix (ECM), des strukturellen Netzwerks, das die Zellen umgibt, bei der Entwicklung eines SHT. Während eines SHT`s kann die ECM gestört werden, wodurch sich ihre mechanische Integrität verändert. Dies kann die Zellfunktionen beeinträchtigen und die Verletzung im Laufe der Zeit verschlimmern. Diese Dynamik ist jedoch bislang wenig erforscht. Durch die Untersuchung der ECM in Traumatoiden wird dieses Projekt nicht nur die Zuverlässigkeit unseres Modellsystems zur Nachbildung traumatischer Ereignisse validieren, sondern auch helfen, grundlegende biologische Mechanismen hinter dem Fortschreiten von SHT aufzudecken. Um dies zu erreichen, werden wir eine spezialisierte Plattform entwickeln und bauen, die präzise mechanische Verletzungen an bestimmten Bereichen der Traumatoide hervorrufen kann. Wir werden die Dynamik dieser lokalen Verletzungen mithilfe fortschrittlicher Mikroskopietechniken beobachten, bevor wir mit modernsten Sequenzierungstechnologien die traumareagierenden Gene in einzelnen Zellen analysieren. Anschließend kombinieren wir mechanische Messungen der Verletzungsstellen mit Verletzungsdynamik und molekularen Profilen in einer umfassenden mechano-biologischen Karte der Traumareaktionen. Abschließend werden diese Ergebnisse anhand von menschlichem Hirngewebe von SHT-Patienten validiert, um ihre Relevanz für reale Bedingungen sicherzustellen. Die Entwicklung von Traumatoiden erweitert nicht nur unser Verständnis von Hirnverletzungen, sondern steht auch im Einklang mit den 3R-Prinzipien und einem Engagement zur Reduzierung von Tierversuchen. Diese Arbeit hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir traumatische Hirnverletzungen untersuchen und behandeln, grundlegend zu verändern, was Millionen von Patienten weltweit zugutekommen wird.