Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Parkinson im Reagenzglas – Hirnforscher korrigieren DNA-Mutation an humanen Stammzellen

07.03.2013
Hirnforschern aus Tübingen und Münster ist es gelungen, eine bestimmte Parkinson-DNA-Mutation humaner Stammzellen im Reagenzglas zu korrigieren – und zwar die sogenannte G2019S Mutation im LRRK2-Gen. Sie ist die häufigste genetische Mutation bei Parkinson-Patienten.

Im Reagenzglas wurde anschließend nachgeahmt was im Gehirn mit den Nervenzellen passiert: die Gen-korrigierten Zellen zeigten keine Neurodegeneration. Sie verhielten sich somit wie gesunde Nervenzellen. Die Studie zeigte außerdem, dass die G2019S-Mutation eine bestimmte Proteinsignalkette überaktiviert und dadurch zum Absterben der Nervenzellen bei Morbus Parkinson beiträgt.

Veröffentlicht wurde die Arbeit in der aktuellen Ausgabe des internationalen Fach-Journals „Cell Stem Cells“. Die Erkenntnisse der Studie gewähren ein tieferes Verständnis der Erkrankung und ihrer möglichen Auslöser.

„Uns ist es gelungen eine Genkorrektur im Reagenzglas durchzuführen und dadurch einen direkten Einblick in die Wirkungsweise der Mutation in menschlichen Nervenzellen zu gewinnen“, sagt Professor Dr. med. Thomas Gasser, Vorstandsvorsitzender am Hertie Institut für klinische Hirnforschung (HIH) der Universität-Tübingen sowie Sprecher am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) am Standort Tübingen.

„Außerdem zeigten wir, dass stammzellbasierte Zellmodelle sich in der Tat dazu eignen, Parkinson im Reagenzglas darzustellen und somit eine bessere und genauere Erforschung der Parkinson-Krankheit auch ohne Tiermodelle zu ermöglichen“, ergänzt Dr. Jared Sterneckert, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster. Überdies entdeckten die Hirnforscher einen weiteren molekularen Mechanismus, der den Untergang der Dopamin-produzierenden Nervenzellen fördert. Bei Parkinson sterben nach und nach diese Nervenzellen in einer kleinen, genau umrissenen Region des Mittelhirns vollständig ab. Die schwarze Pigmentierung dieser Neurone gibt dieser Region ihren Namen: Substantia nigra.

Neue Technologien ermöglichen Genkorrektur im Reagenzglas
Um die Ergebnisse der Studie zu ermöglichen, haben Forscher des Hertie-Instituts für klinische Hirnforschung in Tübingen gemeinsam mit dem Max-Plack-Institut für molekulare Biomedizin in Münster zwei neue Verfahren kombiniert: Zum einen reprogrammierten sie Hautzellen Parkinson-Kranker zunächst zu humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSC) um und differenzierten sie dann durch eine Kombination von verschiedenen Wachstumsfaktoren zu Nervenzellen. Im Reagenzglas konnten die Neurowissenschaftler deshalb den Nervenzelluntergang, also die Neurodegeneration, erforschen.

Zum anderen setzten sie so genannte Zinkfinger-Nukleasen (ZFN) ein, also kleinste molekulare Scheren, um die Mutation in den erkrankten Zellen zu korrigieren. Wo genau die Schere ansetzt, kann vorher festgelegt werden. Dadurch können bestimmte Gene beziehungsweise Genmutationen, wie G2019S, gezielt korrigiert werden. Die Stabilität des Genoms wird dadurch nicht gefährdet. Die Studienautoren warnen jedoch gleichzeitig vor zu voreiliger Euphorie: „Das für die Genkorrektur eingesetzte, noch junge Verfahren wurde bisher nur im Reagenzglas getestet. Ob wir diese Technik oder diese Zellen auch am Patienten einsetzen können müssen weitere Studien zeigen.“

Absterbenden Nervenzellen auf der Spur

Die Hirnforscher verglichen die Gen-korrigierten Nervenzellen mit gesunden Zellen: Die Untersuchung belegte, dass die Korrektur der Mutation erfolgreich war. Denn die Neuronen waren „gesund“. Sie zeigten somit keine Anzeichen des für Parkinson typischen Zelluntergangs. Die „kranken“ Nervenzellen hingegen verhielten sich im Reagenzglas wie im Gehirn eines Patienten. Sie waren empfindlicher und starben schneller ab. „Außerdem waren ihre Fortsätze verkürzt und reicherten fehlgefaltete Proteine an, die auch bei Parkinson-Patienten in diesen Neuronen angehäuft werden“, sagt Diplom Biochemiker Benjamin Schmid, sagt Diplom Biochemiker Benjamin Schmid, Mitarbeiter am Hertie Institut für klinische Hirnforschung (HIH) der Universität Tübingen sowie des DZNE-Standorts Tübingen. In gesunden Zellen sorgen besondere Eiweißkomplexe fu?r die korrekte Faltung von Proteinen.

Zusätzlich entdeckte die Forschergruppe eine von der G2019S-Mutation „überaktivierte“ Proteinkaskade – und zwar die extrazellulär regulierte Kinase Signalkaskade (ERK1/2)“. Diese Kaskade ist Teil eines komplexen molekularen Regel- und Signalmechanismus, der die Kommunikation von Zellen regelt. Dazu gehört auch die Apoptose, also eine Form des programmierten Zelltods. „Bei Parkinson trägt die Überaktivierung dieser Proteinkaskade zum Absterben der Nervenzellen bei“, beschreibt Diplom Biochemiker Peter Reinhard, Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster, den durch die Mutation ausgelösten Effekt. Die Fehlfunktion derartiger Kaskaden beeinflusse auch, so die Hirnforscher, zahlreiche weitere neurodegenerative Erkrankungen. Die Gabe bestimmter Medikamenten, sogenannter Kinase-Inhibitoren, die bereits teilweise in der Krebstherapie eingesetzt werden, ‚normalisieren‚ den Prozess und erhöhen die Überlebenschancen der Zellen. „Erst durch die Entdeckung neuer krankheitsrelevanter molekularer Signalwege gelingt es uns, neue Wege, die für das Verständnis von Morbus Parkinson sowie für die Suche neuer gezielter Therapieansätze wichtig sind, zu beschreiten“, so Sterneckert.

Originaltitel der Publikation
Genetic Correction of a LRRK2 Mutation in Human iPSCs Links Parkinsonian Neurodegeneration to ERK-Dependent Changes in Gene Expression, Cell Stem Cell (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2013.01.008

Druckfähiges Bildmaterial zur Illustration der Pressemeldung erhalten sie bei der Pressestelle.

Pressekontakt bei Rückfragen
Silke Jakobi
Leiterin Kommunikation
HIH Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Zentrum für Neurologie, Universitätsklinikum Tübingen
Otfried-Müller-Str. 27
72076 Tübingen
Tel. 07071/29-88800
Fax 07071/29-4796
silke.jakobi(at)medizin.uni-tuebingen.de

Silke Jakobi | idw
Weitere Informationen:
http://www.hih-tuebingen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neuer Ansatz: Nierenschädigungen therapieren, bevor Symptome auftreten
20.09.2017 | Universitätsklinikum Regensburg (UKR)

nachricht Neuer Ansatz zur Therapie der diabetischen Nephropathie
19.09.2017 | Universitätsklinikum Magdeburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik