Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vorstellung eines neuen Zellkultursystems für die Analyse von OPC-Zellen im Zebrafisch

23.10.2017

Vorstellung eines neuen, anwenderfreundlichen und hoch-reproduzierbaren Zellkultursystems für die Analyse von OPC-Zellen im Zebrafisch

Dr. Michell M. Reimer, Forschungsgruppenleiter am DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD), Exzellenzcluster an der TU Dresden, und sein Team stellen eine neue, anwenderfreundliche und hoch-reproduzierbare Kulturplattform für die Analyse von OPC-Zellen (Oligodendrocyte Progenitor Cells) im erwachsenen Zebrafisch vor.


Hauptschritte der Gewinnung einer hochreinen Oligodendrozytenvorläuferpopulation aus dem adulten Zebrafisch

© 2017 Kroehne, Tsata, Marrone, Froeb, Reinhardt, Gompf, Dahl, Sterneckert und Reimer


Dr. Michell M. Reimer

© CRTD

Dieses System wird dabei helfen, die molekularen und zellulären Programme zu entschlüsseln, welche dem Zebrafisch die funktionelle Regeneration von Verletzungen des Rückenmarks ermöglichen. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im wissenschaftlichen Journal Frontiers in Cellular Neuroscience veröffentlicht.

Rückenmarksverletzungen sind Folge eines Wirbelsäulentraumas, das z.B. durch Sport- und Verkehrsunfälle hervorgerufen werden kann. Die Verletzung des Rückenmarks führt zu einer massiven Einschränkung der Lebensqualität der Patienten. Betroffene Personen leiden nicht nur an Lähmungserscheinungen, sondern auch an chronischem Schmerz und Beeinträchtigungen von Körperfunktionen wie z.B. der Blasen- und Darmentleerung.

Neben diesen physischen Aspekten sind die Betroffenen auch einer enormen psychischen Belastung ausgesetzt. Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO)*, erleiden jährlich ca. 500.000 Menschen weltweit eine Rückenmarksverletzung. Wird das Rückenmark beim Menschen geschädigt, kann dieses nicht wiederhergestellt werden.

Zebrafische besitzen jedoch die erstaunliche Fähigkeit zur funktionellen Erholung nach einer Verletzung des Rückenmarks. Sie reparieren verletzte Verbindungen, ersetzen zerstörte Motorneurone und Oligodendrozyten. Der Zebrafisch benötigt nur etwa sechs Wochen, um sich vollständig von seiner Verletzung zu erholen.

Die hier vorgestellte Studie konzentriert sich auf eine Population von Unterstützerzellen im Rückenmark, welche zum Schutz überlebender Nervenzellen (Neuronen) nach einer Verletzung beitragen: Oligodendrozyten und deren Vorläuferzellen. Oligodendrozyten sind für die Produktion von Myelinscheiden verantwortlich, welche eine sprunghafte Übertragung von Aktionspotenzialen entlang markhaltiger Axone ermöglichen. Oligodendrozyten fungieren außerdem als Regulator für die Signalübertragung entlang neuronaler Verbindungen (Axone) und unterstützen das neuronale Überleben indem sie die Neuronen metabolisch versorgen.

Das Absterben von Oligodendrozyten als Folge einer Rückenmarksverletzung, leitet einen sogenannten De-Myelinisierungs-Prozess ein, der eine Beschädigung überlebender neuronalen Verbindungen und schließlich das Absterben der betroffenen Nervenzellen zur Folge hat. Obwohl verlorengegangene reife Oligodendrozyten grundsätzlich durch ansässige OPC-Zellen ersetzt werden können, geschieht dies unzureichend im Falle einer Rückenmarksverletzung beim Menschen. Daher wird angenommen, dass die Verbesserung der Aktivierung und Differenzierung von OPC-Zellen das funktionelle Ergebnis nach Rückenmarksverletzungen im Menschen verbessern kann.

Dr. Reimer und sein Team sind der Frage nachgegangen, was mit erwachsenen Oligodendrozyten nach einer Verletzung des Rückenmarks im Zebrafisch passiert. Dabei konnten sie zeigen, dass (wie beim Menschen) die Oligodendrozyten in der Nähe des Verletzungsortes am Rückenmark in nur einer Woche massiv verlorengehen. Doch sie konnten auch zeigen, dass die Population der Oligodendrozyten zwei Wochen nach der Verletzung zu großen Teilen bereits wieder aufgebaut war.

Dies verdeutlicht z.B. die beachtliche Regenerationsfähigkeit des erwachsenen Zebrafisch-Rückenmarks. Diese Ergebnisse rücken die ansässige OPC-Population in den Mittelpunkt des Interesses. Welche Signale kontrollieren und ermöglichen die Aktivierung dieser Vorläuferzellen im erwachsenen Zebrafischrückenmark? Dr. Reimer und sein Team entschieden sich zur Entwicklung einer neuartigen Plattform zur Analyse der Zebrafisch-OPC-Zellen im Reagenzglas (in vitro), also außerhalb des Körpers. Damit können nicht nur Zellen besser kontrolliert werden, sondern es wird auch die Möglichkeit für die Anwendung neuer Methoden und Analysen geschaffen.

Sie entwickelten eine optimierte und schnelle, und dennoch preiswerte Methode, welche einen direkten Zugang zu einer reinen und vitalen Population von Zebrafisch-OPC-Zellen in weniger als zwei Stunden ermöglicht. Dieses einfache System basiert auf einer automatisierten, fluoreszierenden Zellsortierung (FACS) der OPC-Zellen. Mit neuartigen Zellkulturbedingungen ist es nun möglich, die Zellen für 16 Tage in der Petrischale zu behalten.

Außerdem konnte das Team um Dr. Reimer zeigen, dass sich die OPC-Zellen des Zebrafisches in ausgereifte Oligodendrozyten entwickeln, wenn sie mit menschlichen Motorneuronen (die aus induzierten pluripotenten Stammzellen differenziert wurden) zusammengebracht werden. Dies verdeutlicht, dass die grundlegenden Mechanismen der Differenzierung von Oligodendrozyten über Spezien hinweg konserviert wurden und dass ein Verständnis der regulativen Prozesse der OPC-Zellen im Zebrafisch entscheidend zur Entwicklung neuer Behandlungsmöglichkeiten für den Menschen beitragen kann.

In einem nächsten Schritt möchten die Wissenschaftler die Wirkung verschiedener Medikamente auf OPC-Zellen testen, mit dem Ziel – vielleicht Wege für eine funktionale Reparatur beim Menschen zu finden.

Der Biologe Michell Reimer arbeitet seit 2014 als Forschungsgruppenleiter im Bereich „Regulierung von Entwicklungs- und Regenerationsprozessen im Rückenmark“ am CRTD, nachdem er fünf Jahre lang als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Centre for Neuroregeneration und am Centre for Cognitive and Neural Systems an der University of Edinburgh (UK) tätig war. Von 2005-2008 promovierte Michell Reimer im Bereich der Neurowissenschaften am Centre for Neuroregeneration, University of Edinburgh, UK.

*http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2013/spinal-cord-injury-20131202/en...

Publikation
Titel: Primary Spinal OPC Culture System from Adult Zebrafish to Study Oligodendrocyte Differentiation In Vitro
Kroehne V., Tsata V., Marrone L., Fröb C., Reinhardt S., Gompf A., Dahl A., Sterneckert J. Reimer M.M.

DOI: 10.3389/fncel.2017.00284

Webseite
http://www.crt-dresden.de/research/research-groups/core-groups/crtd-core-groups/...

Pressekontakt
Franziska Clauß, M.A.
Pressesprecherin
Tel.: +49 351 458 82065
E-Mail: franziska.clauss@tu-dresden.de

Franziska Clauß | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.tu-dresden.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht In Hochleistungs-Mais sind mehr Gene aktiv
19.01.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Warum es für Pflanzen gut sein kann auf Sex zu verzichten
19.01.2018 | Universität Wien

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: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie