Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Wachstum neuer Nervenzellen wird streng reguliert

08.08.2016

Die Entstehung neuer Nervenzellen im Gehirn wird äußerst strikt reguliert. In einer aktuellen Studie der Universität Bonn und des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) wurde nun ein Schlüsselmechanismus dieser Regulation identifiziert. Die Erkenntnisse eröffnen die Möglichkeit, die Gewinnung von Nervenzellen aus Stammzellen genau zu steuern. Auch für die Behandlung von Hirntumoren ergeben sich eventuell neue Perspektiven. Die Studie wird am 9. August in der Zeitschrift „Stem Cell Reports“ veröffentlicht.

Schon wenige Tage nach Befruchtung der Eizelle beginnt im werdenden Kind die Entwicklung des Gehirns. Bis zur Geburt bilden sich hier im Schnitt jede Minute rund 250.000 neue Nervenzellen. Wenn der Säugling das Licht der Welt erblickt, warten in seinem Kopf rund 100 Milliarden dieser Neuronen auf Input.


Das Mikroskopie-Bild zeigt humane neurale Stammzellen, bei der durch eine so genannte Immunfluoreszenzfärbung stammzelltypische Proteine farbig markiert wurden.

© AG Brüstle, Universität Bonn


Während der embryonalen Entwicklung müssen neuralen Stammzellen kontrolliert von der Zellvermehrung (Proliferation) in die Ausreifung (Differenzierung) übergehen.

© AG Brüstle, Universität Bonn

Diese enorme Menge an Nervenzellen stammt von einigen wenigen Vorläuferzellen ab, den neuralen Stammzellen. Diese müssen sich zunächst vermehren, um genügend Ausgangszellen zu bilden. Nach und nach schlägt dann ein Teil der Zellen einen anderen Weg ein und beginnt, in die gewebespezifischen Zellen des Gehirns (Neurone und Gliazellen) auszureifen.

Der Übergang zwischen Zellvermehrung und Ausreifung muss dabei genau austariert werden: Eine Veränderung des Gleichgewichtes hätte fatale Folgen und könnte zum Beispiel die Entstehung von Gehirntumoren auslösen. Um dies zu verhindern, wird das Schicksal der neuralen Stammzellen augenscheinlich äußerst strikt reguliert. Die Bonner Wissenschaftler haben nun einen dieser Regulationsmechanismen entschlüsselt.

Regelkreis für die Nervenproduktion

Für ihre Experimente nutzten sie neurale Stammzellen, aus denen sich menschliche Nervenzellen erzeugen lassen. „Wir konnten zeigen, dass an der Regulation dieser Zellen zwei verschiedene Komponenten beteiligt sind“, erklärt Dr. Laura Stappert vom Institut für Rekonstruktive Neurobiologie der Universität Bonn. Beide Komponenten kontrollieren sich quasi gegenseitig. Sie bilden so einen Regelkreis, der die Stammzell-Aktivität während der Gehirnentwicklung bis ins Feinste austariert.

Der eine Akteur in diesem Regelkreis ist der so genannte Notch-Signalweg. Er sorgt dafür, dass sich die Stammzellen munter vermehren. Gleichzeitig verhindert er, dass sich die Zellen spezialisieren, also in Neuronen oder Gliazellen umwandeln. Sie verbleiben in ihrem unreifen Zustand.

Gegenspieler des Notch-Weges ist ein Molekül mit dem kryptischen Namen miR-9/9*. Dieses unterbindet die Teilung der Stammzellen. Stattdessen sorgt es dafür, dass sie den Karrierepfad in Richtung Nervenzellen einschlagen. Zugleich hemmt miR-9/9* den Notch-Signalweg.

MiR-9/9* steht also für die Ausreifung und Differenzierung von Stammzellen, Notch für ihre Vermehrung. „Interessanterweise bewirkt Notch zusätzlich noch eine vermehrte Produktion von miR-9/9*“, erläutert Dr. Beate Roese-Koerner, die gemeinsam mit Stappert Erstautorin der Studie ist: „Notch erzeugt also seinen eigenen Hemmstoff.“

„Dieser Mechanismus verhindert augenscheinlich, dass sich die Stammzellen zu schnell teilen: Jedem Tritt aufs Gaspedal folgt direkt ein Tritt auf die Bremse“, ergänzt Professor Dr. Oliver Brüstle, Direktor des Instituts für Rekonstruktive Neurobiologie. Möglicherweise eignet sich miR-9/9* daher auch, um das Wachstum von Tumoren zu unterbinden. Die Forscher wollen diese These nun weiter untersuchen.

Die Bonner Wissenschaftler haben sich auf die Gewinnung von Nervenzellen aus Stammzellen spezialisiert. Sie setzen diese für den Zellersatz im Gehirn ein. Dazu müssen sie genau wissen, auf welche Weise der Ausreifungsprozess kontrolliert wird. Neu identifizierte Regulationsfaktoren wandern direkt in die Werkzeugkiste der Forscher, da sie noch mehr Kontrolle über die Zellen erlauben. Die neuen Erkenntnisse sind in diesem Zusammenhang von großer Relevanz.

Publikation: Roese-Koerner et al., Reciprocal Regulation between Bifunctional miR-9/9* and its Transcriptional Modulator Notch in Human Neural Stem Cell Self-Renewal and Differentiation, Stem Cell Reports (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.stemcr.2016.06.008

Kontakt:
Institut für Rekonstruktive Neurobiologie der Universität Bonn
Dr. Laura Stappert
Telefon: 0228/6885-533
E-Mail: laurastappert@uni-bonn.de

Prof. Dr. Oliver Brüstle
Telefon: 0228/6885-500
E-Mail: r.neuro@uni-bonn.de

Dr. Andreas Archut | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie