03.03.2026
Wie prägt die Epigenetik die Gehirnentwicklung? Renommierte Förderung unterstützt neue Forschung am CRTD
Mikroskopische Aufnahme eines acht Wochen alten Gorilla-Hirnorganoids, das aus Gorilla-Stammzellen generiert wurde. Die Arbeitsgruppe Albert nutzt diese Organoide, um die evolutionären Unterschiede in der Gehirnentwicklung zwischen Menschen und anderen Primaten zu untersuchen.
Obwohl sich das Gehirn bei verschiedenen Tierarten in Grundzügen sehr ähnlich entwickelt, variiert der zeitliche Ablauf der einzelnen Entwicklungsphasen erheblich. Beim Menschen benötigt der Neokortex – der Teil des Gehirns, der für höhere kognitive Funktionen zuständig ist – deutlich länger für seine Entwicklung als bei anderen Spezies. Dadurch werden mehr Neuronen gebildet, was zur besonderen Größe und Komplexität des menschlichen Gehirns beiträgt. Ein neues Forschungsprojekt unter der Leitung von Prof. Mareike Albert am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) wird modernste Technologien einsetzen, um zu untersuchen, wie die epigenetische Regulation den Zeitplan der Gehirnentwicklung artenübergreifend beeinflusst. Das Projekt wird durch eine „Rise Up!“-Förderung der Boehringer Ingelheim Stiftung unterstützt.
Epigenetische Modifikationen sind chemische Veränderungen, die die Genaktivität in Zellen steuern, ohne die DNA-Sequenz selbst zu verändern. „Aktuelle Erkenntnisse deuten darauf hin, dass epigenetische Mechanismen maßgeblich zur verlängerten Entwicklung des menschlichen Neokortex beitragen“, erklärt Prof. Mareike Albert, Professorin für Epigenomik der neuralen Entwicklung an der Fakultät Biologie und Forschungsgruppenleiterin am CRTD der Technischen Universität Dresden. Wie genau sich diese Mechanismen jedoch zwischen Menschen und anderen Primaten unterscheiden, ist bislang weitgehend ungeklärt.
Gehirn-Organoide: Ein Fenster in die Entwicklung
Die Arbeitsgruppe von Prof. Albert ist auf die Untersuchung der Gehirnentwicklung mithilfe von Gehirn-Organoiden spezialisiert. Diese winzigen, im Labor gezüchteten 3D-Modelle von Gehirngewebe werden aus Stammzellen generiert, die aus nur wenigen Haut- oder Blutzellen gewonnen werden, was das Verfahren minimalinvasiv macht. „Organoide ermöglichen es uns, die Gehirnentwicklung verschiedener Spezies zu vergleichen, wobei uns Stammzellen als Ausgangspunkt genügen“, so Prof. Albert.
Unterschiede im zeitlichen Ablauf der verschiedenen Entwicklungsstadien könnten auch zu neurobiologischen Entwicklungsstörungen wie dem Kabuki-Syndrom und dem Weaver-Syndrom beitragen, die häufig mit Änderungen in der Gehirngröße und geistiger Beeinträchtigung einhergehen. Das neue Projekt wird der Frage nachgehen, ob der zeitliche Ablauf der Entwicklung bei diesen Entwicklungsstörungen verändert ist, indem es die Gehirnentwicklung in Organoiden vergleicht, die aus Patientenproben gewonnen wurden.
Spitzentechnologie im Einsatz
Das Projekt stützt sich maßgeblich auf Epi-CyTOF – eine Methode für die Untersuchung von Organoiden, die von Dr. Claudia Peitzsch aus der Massenzytometrie-Facility des CRTD in Zusammenarbeit mit Dr. Franziska Baenke und der Gruppe von Prof. Albert entwickelt wurde. Diese Technik kann gleichzeitig dutzende epigenetische Modifikationen in verschiedenen Zelltypen nachweisen. Das spart nicht nur Zeit, sondern bietet auch beispiellose Einblicke in die Frage, wie die epigenetische Regulation die Gehirnentwicklung beeinflusst.
Durch die Kombination von Organoiden und Epi-CyTOF möchte das Team die molekularen Prozesse entschlüsseln, die die menschliche Gehirnentwicklung einzigartig machen – und verstehen, welche Veränderungen bei neurobiologischen Entwicklungsstörungen auftreten. Diese Arbeit hat das Potenzial, unser Verständnis des menschlichen Gehirns zu vertiefen und gleichzeitig zu demonstrieren, wie neue Technologien komplexe wissenschaftliche Fragen beantworten können.
Über das Programm
Das Rise up!-Programm richtet sich an herausragende und ungewöhnlich kreative Grundlagenforscherinnen und Grundlagenforscher aus der Biologie, Chemie und Medizin, die zum ersten Mal eine W2-Professur an einer deutschen Universität angenommen haben. Mit Rise up! können sie ein besonders innovatives Forschungsprogramm voranbringen, das sich nachhaltig auf ihr Fachgebiet auswirken könnte.
Über die Stiftung
Die Boehringer Ingelheim Stiftung ist eine rechtlich selbstständige, gemeinnützige Stiftung und fördert die medizinische, biologische, chemische und pharmazeutische Wissenschaft. Errichtet wurde sie 1977 von Hubertus Liebrecht, einem Mitglied der Gesellschafterfamilie des Unternehmens Boehringer Ingelheim. Durch ihre Förderprogramme Exploration Grants, Plus 3 und Rise up! unterstützt sie exzellente Forschende in entscheidenden Karrierephasen. Zudem verleiht sie den renommierten Heinrich-Wieland-Preis sowie Preise für aufstrebende wissenschaftliche Talente. Außerdem fördert sie institutionelle Projekte in den Lebenswissenschaften, wie das AITHYRA-Institut in Wien und einen neuen Forschungsbereich am Zentrum für Systembiologie in Dresden (BioAI Dresden), die beide Biomedizin mit KI verbinden. Weitere Institute, die die Stiftung fördert, sind das Institut für Molekulare Biologie (IMB) in Mainz und das European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg.
www.boehringer-ingelheim-stiftung.de