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Menschliche Nervenzellen

Mit neuen Methoden Nervenleiden heilen

| Redakteur: Matthias Back

Abb. 1: Am Institut für Mikro- und Nanotechnologien der TU Ilmenau (IMN MacroNano) werden die neuartigen Sensoren für die Untersuchung von Nervenzellen entwickelt.Foto: TU Ilmenau
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Abb. 1: Am Institut für Mikro- und Nanotechnologien der TU Ilmenau (IMN MacroNano) werden die neuartigen Sensoren für die Untersuchung von Nervenzellen entwickelt.Foto: TU Ilmenau (Bild: TU Ilmenau)

Die Technische Universität Ilmenau und das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT untersuchen in einem internationalen Forschungsprojekt die Funktionsweise und das Wachstum von menschlichen Nervenzellen. Gelingt es den Forschern, Neuronen kontrolliert und gezielt zu kultivieren, könnte dies einen Durchbruch in der medizinischen Behandlung von geschädigtem Nervenzellgewebe bedeuten, unter anderem auch durch die Transplantation von Nervenzellen.

Ilmenau – Ziel des zweieinhalbjährigen Forschungsprojekts 3D-NeuroN („Biomimicking the brain – towards 3D neuronal network dynamics“) ist es, den Heilungsprozess von Nervenzellgewebe, das durch Krankheit oder Verletzung geschädigt ist, optimal zu unterstützen. Dazu entwickeln die Wissenschaftler dreidimensionale Nervenzellstrukturen aus biologischem Gewebe, die sie während des Wachstums mit 3D-Sensorarrays gezielt stimulieren, um neue Erkenntnisse über ihre Funktionsweise und ihre Informationsverarbeitung zu gewinnen. Die Forscher versprechen sich davon, Menschen mit Nervenschädigungen oder neuronalen Erkrankungen in Zukunft effektiver behandeln zu können.

Neuartige Glas-Sensoren zur Untersuchung dreidimensionaler neuronaler Zellkulturen

An dem Forschungsprojekt, das von der Europäischen Union mit vier Millionen Euro gefördert wird, sind neben der TU Ilmenau und dem auf dem Universitätscampus angesiedelten Fraunhofer IDMT die schweizerische Universität ETH Zürich sowie die Tampere University of Technology und die University of Tampere in Finnland beteiligt. Im Institut für Mikro- und Nanotechnologien IMN MacroNano der TU Ilmenau sind sechs Wissenschaftler mit der zentralen Projektaufgabe befasst, neuartige Sensoren zu entwickeln, mit denen gemessen wird, ob und wie die neuronalen Zellstrukturen wachsen, miteinander in Kontakt treten und Informationen austauschen. Dazu realisieren die Fachgebiete Nanobiosystemtechnik unter der Leitung von Prof. Andreas Schober und Biosignalverarbeitung unter der Leitung von Prof. Peter Husar neuartige Glas-Sensoren, die erstmals in der Lage sein werden, dreidimensionale neuronale Zellkulturen zu untersuchen. Aufgabe des Fraunhofer IDMT ist es, auf der Basis der gemessenen Signale ein Stimulationsmuster zu entwickeln, das das Wachstum der Zellen gezielt steuert.

Wichtige Erkenntnisse für Forschung und Medikamentenentwicklung

Die Wissenschaftler glauben, dass die neue 3D-Modellierung wesentlich detailliertere und umfassendere Informationen über die Funktionsweise von Neuronen und des menschlichen Gehirns liefern wird als herkömmliche Methoden. Die Forschungsarbeiten werden auch dazu beitragen, neue Medikamente gegen neuronale Erkrankungen effektiv und sicher zu entwickeln und zu testen. Ebenso sind vollkommen neuartige klinische Therapien denkbar, beispielsweise die Transplantation von Nervenzellen. Für die bevorstehenden Forschungsarbeiten verspricht sich Prof. Andreas Schober von dem bevorstehenden Projekttreffen in Ilmenau konkrete Impulse: „Wir diskutieren erste Ergebnisse unserer Messungen in Finnland mit den Funktionsmustern der neuen 3D-Sensorarrays der TU Ilmenau und erwarten von dem direkten wissenschaftlichen Austausch wichtige Anregungen für zukünftige Forschungen – um mit neuen Methoden Nervenleiden zu heilen.“

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