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Hirnforschung : Nachschub für defekte Nerven

  • -Aktualisiert am

Astrozyten aus der Großhirnrinde: Die Zellkerne sind blau gefärbt, die Astrozyten-Zellkörper grün. Bild: Science Photo Library

Sind schwere Hirnleiden wie Alzheimer oder Chorea Huntington therapierbar, indem man Zellen im Gehirn umprogrammiert? Das Werkzeug dafür jedenfalls nimmt Formen an.

          5 Min.

          Verschwundene oder geschädigte Nervenzellen im Gehirn scheinen von unserem Körper bis zu einem gewissen Teil selbst ersetzt werden zu können. So kann etwa einer Einbuße der Bewegungsfähigkeit entgegenwirkt werden. Für Schäden am Gehirn, die unsere Motorik beeinflussen, können Unfälle und Schlaganfälle der Grund sein, aber auch degenerative Erkrankungen können zu Zellverlusten im Gehirn führen. Der Frage, ob dieser Schaden wirklich unwiderruflich ist, stellen sich Forscher seit längerem weltweit; ihre Ergebnisse lassen hoffen.

          Chorea Huntington dient in Experimenten häufig exemplarisch für die Klasse neurodegenerativer Krankheiten. Diese Erbkrankheit des Zentralnervensystems lässt sich bis heute kaum behandeln und führt statistisch etwa 15 Jahre nach dem Auftreten der ersten Symptome zum Tod. Schuld ist eine Genmutation, infolge derer es durch ein fehlerhaftes Protein zu einer Nervenschädigung kommt. Gong Chen von der Jinan University in China und sein internationales Forschungsteam stellen in „Nature Communications“ eine Möglichkeit in Aussicht, verlorene Nervenzellen direkt im Körper durch Umwandlung anderer körpereigener Zellen zu ersetzen. Dafür machten die Forscher sich die umliegenden Astrozyten, eine Gruppe von Gliazellen, zunutze. Gliazellen sind der häufigste Zelltyp in den Gehirnen von erwachsenen Säugetieren und bilden somit theoretisch eine reichhaltige Quelle an körpereigenen Zellen. Dieser Aspekt ist wichtig, denn gerade in der Nutzung körpereigener Zellen und der Vermeidung von Transplantationen liegt die Hoffnung auf neue Heilmethoden.

          Gliazellen galten zunächst vor allem als Stützgewebe des Nervensystems. Doch in den letzten Jahren wurden immer mehr Funktionen der die Neuronen umgebenden Zellen bekannt. Bereits 2002 gelang einer Forschergruppe um Magdalena Götz vom Max-Planck-Institut für Neurologie in München der Nachweis einer Entwicklung von einer bestimmten Art Gliazellen zu Neuronen, hier noch außerhalb von Lebewesen. „Ich halte die Umwandlung von Astroglia in Neurone in der Tat für einen vielversprechenden Ansatz“, sagt Götz über die Arbeit von Chen. Im Jahr 2014 veröffentlichte sie zusammen mit Leda Dimou, derzeit tätig am Neurozentrum der Universität Ulm, Forschungsergebnisse, welche die Funktion von Gliazellen als Vorläuferzellen und Stammzellen stützen. Die Forscherinnen demonstrierten in dieser Studie die Möglichkeiten, die diese Zellen als Quelle für neue Nervenzellen bei der Reparatur von Hirnzellen bieten können.

          Die Schaltzentrale für die Feinmotorik

          Auf diesen Ergebnissen baute Chen unter anderem seine Forschung auf. Darüber hinaus basiert sie auf den Ergebnissen mehrerer Forschungsgruppen, Astrozyten im lebenden Organismus in einem Gehirnareal, dem Striatum, in Neuronen umwandeln zu können. Viele Symptome, die bei Huntington-Patienten beobachtet werden, stehen in engem Zusammenhang mit dem Verlust von bestimmten Nervenzellen im Striatum, welche dort 95 Prozent aller Neuronen ausmachen. Chen gelang die Umwandlung in genau diese speziellen, wichtigen Neurone. Das Striatum ist verantwortlich für einen großen Teil der Aktivierung unserer Arm- und Beinmuskulatur, eine Grundlage für bewusste feinmotorische Bewegungen. Wer zum Beispiel seine Hand bewegen möchte, nutzt meist dafür auch seinen Oberarm. Eine Schädigung des Striatums ist entsprechend folgenreich. Chen übertrug die an gesunden Mäusegehirnen getestete Methode der Umwandlung auf Mäuse mit einem mutierten Huntington-Gen. Genutzt werden zwei Proteine, die anhand von Viren in das Gehirnareal injiziert werden und die die Umwandlung anregen. Bei diesen Proteinen handelt es sich um Transkriptionsfaktoren, die als Initiatoren bei der Vervielfältigung der DNA dienen.

          Erfolgreiche Neurogenese: Rot eingezeichnet ist das neue Neuron, das aus der Umwandlung von Astrozyten  (grün) hervorgegangen ist.

          Die Forscher waren mit ihrer Methode erfolgreich: Die Astrozyten wurden, zumindest unter Laborbedingungen, zu 78,6 Prozent in die gewünschten Neuronen umgewandelt. Doch eine Frage blieb zunächst bestehen: Wenn zahlreiche Astrozyten in Neuronen umgewandelt werden, fehlen diese Astrozyten nicht im System? Dies ist laut Studie nicht der Fall, denn offenbar erleichtert die Umwandlung die schnelle Vermehrung der Astrozyten, weshalb diese zunächst nicht aufgebraucht wurden. Damit die neugeschaffenen Neuronen auch wirksam sind, müssen sie die Funktionen der verlorenen Neuronen erfüllen können. Und tatsächlich konnten Chen und sein Team nachweisen, dass die umgewandelten Astrozyten die erforderlichen Aufgaben übernehmen.

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