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Zelluläre Metamorphose im Gehirn

21.11.2014

Gliazellen des Gehirns können in verletzten Hirnarealen zur Bildung von funktionsfähigen Nervenzellen angeregt werden. Vermittelt wird diese Reaktion von den Proteinen Sox2 und Ascl1. Dies berichten Wissenschaftler von der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, vom Helmholtz Zentrum München und der Ludwig-Maximilians-Universität München im Fachjournal ‚Stem Cell Reports‘, herausgegeben von Cell Press.

Degenerative Erkrankungen des Gehirns, wie Morbus Alzheimer, oder ein Gewebeschaden des Gehirns, etwa durch eine Durchblutungsstörung beim Schlaganfall, führen zum Untergang von Nervenzellen (Neuronen). Der sogenannte zerebrale Kortex, die für komplexe Denkvorgänge zuständige Hirnregion, ist nicht in der Lage, diese Zellen zu ersetzen.


Nervenzelle (Neuron) | Quelle: Fotolia

Das Wissenschaftlerteam um Prof. Dr. Benedikt Berninger von der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und Prof. Dr. Magdalena Götz vom Helmholtz Zentrum München und der LMU hat nun herausgefunden, dass sich bestimmte Gliazellen (NG2 Glia) – eigentlich Stützzellen des Hirngewebes – unter bestimmten Bedingungen im zerebralen Kortex in Neuronen verwandeln. Damit bilden NG2 Glia eine vielversprechende Grundlage für neue Therapieansätze.

„In unserer Studie können wir erstmalig im Tiermodell die Verwandlung spezifischer NG2 Glia in induzierte Nervenzellen nachweisen“, sagt Studienleiter Berninger. „Dies ebnet den Weg für künftige Studien, um diese Zellen für zelluläre Reparaturen im Gehirn einzusetzen.“

Der zerebrale Kortex spielt eine zentrale Rolle für Hirnleistungen wie Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Wahrnehmung, Sprache und Bewusstsein. Im Gegensatz zu anderen Hirnregionen besitzt er aber keinerlei regenerative Fähigkeiten. Die Wissenschaftler konnten schon früher nachweisen, dass bestimmte Transkriptionsfaktoren*, wie Sox2 und Ascl1, die Verwandlung von Glia- zu Nervenzellen induzieren können.

Nun konnte diese Reaktion aber auch im lebenden Organismus gezeigt werden. Dazu wurden Tiermodelle nach einer Hirnverletzung mit Transkriptionsfaktoren behandelt. Es zeigte sich, dass Sox2 allein oder in Kombination mit Ascl1 die Bildung von Neuronen, v.a. aus NG2 Glia, auslöste. Der große Vorteil der Gliazellen liegt darin, dass sie im Gehirn zahlreich vorkommen und eine lebenslange Fähigkeit zur Proliferation besitzen.

Diese Reprogrammierung von Zellen könnte eine neue Möglichkeit der Zellersatztherapie im Gehirn darstellen. „Künftige Studien müssen klären, welche weiteren Faktoren eine Reifung der Neuronen steuern und wie diese in funktionelle Schaltkreise integriert werden. Dann ist eine therapeutische Weiterentwicklung dieses Ansatzes auch in der Klinik denkbar“, so Götz.

Weitere Informationen

*Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die die Genaktivität kontrollieren, indem sie spezifisch an die DNA binden.

Original-Publikation:

Christophe Heinrich et al. (2014), Sox2-mediated conversion of NG2 glia into induced neurons in the injured adult cerebral cortex. Stem Cell Reports, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.stemcr.2014.10.007

Link zur Fachpublikation: http://www.cell.com/stem-cell-reports/abstract/S2213-6711%2814%2900329-4

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Weitere Informationen:

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Susanne Eichacker | Helmholtz-Zentrum

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