Was geschieht im Körper von ALS-Patienten?

Zur Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen wie ALS und Parkinson werden induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) genutzt. CRTD

Die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine unheilbare Erkrankung des zentralen Nervensystems. Nicht selten verläuft ALS nach der Diagnose innerhalb kürzester Zeit tödlich. Nur wenige Menschen können wie der Astrophysiker Steven Hawking Jahrzehnte mit der Krankheit leben.

Doch was geschieht im Körper von ALS-Patienten? Die Muskulatur und damit die Bewegung des Körpers werden von speziellen Nervenzellen, den Motoneuronen, gesteuert. Diese sterben im Verlauf der Erkrankung nach und nach ab.

Mit Fortschreiten der ALS leiden die Patienten zunehmend an Muskelschwäche und Lähmungserscheinungen, die zu Sprach-, Bewegungs- und Schluckstörungen führen und das alltägliche Leben der Patienten stark beeinträchtigen.

Welche Prozesse führen zum Tod der Nervenzellen? Die Ursachen, die zum Absterben der Nervenzellen führen, sind nicht vollständig bekannt. Erforscht ist jedoch, dass verändertes Verhalten bestimmter Proteine im direkten Zusammenhang mit ALS stehen. Eines dieser Proteine ist das RNA-bindende Protein FUS (FUsed in Sarcoma), welches innerhalb der Zellen eine entscheidende Rolle spielt:

Es reguliert genetische Botenstoffe und beeinflusst das Zusammenspiel verschiedener Proteine. Mutationen im FUS-Protein führen zu Ablagerungen und Verklumpung des FUS-Proteins im Zytoplasma, wodurch eine der aggressivsten ALS-Varianten entsteht.

Lara Marrone und Jared Sterneckert vom Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der Technischen Universität Dresden (TUD) haben gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern aus Deutschland, Italien, den Niederlanden und den USA herausgefunden, dass die Wechselwirkungen zwischen den RNA-bindenden Proteinen stärker zur Entstehung der ALS-Erkrankung beitragen, als bisher bekannt war.

In ihrer kürzlich veröffentlichten Arbeit zeigte das Forscherteam, dass die Interaktionen geschädigter FUS-Proteine mit anderen Eiweißen das Gleichgewicht (Homöostase) der RNA-bindenden Proteine stören, was entscheidend zur Degeneration der Nervenzellen beiträgt. Die Wissenschaftler zeigten auch, dass ein mit Medikamenten herbeigeführter Abbau von zelleigenen Proteinen (Autophagie) die pathologischen Prozesse bremst, die ihre Ursache im fehlerhaft angehäuften FUS-Protein haben können.

Durch die herbeigeführte Autophagie werden nicht nur die RNA-bindende Proteine gerettet, sondern auch das Absterben der Nervenzellen verringert. Diese Verbesserung wurde von den Wissenschaftlern in Zellkultur-Experimenten mit reprogrammierten Stammzellen (iPS-Zellen) von Patienten entwickelt und im Modellorganismus der Fruchtfliege bestätigt.

Lara Marrone, Promotionsstudentin am CRTD, und Hauptautorin der Studie, erklärt: „Fehlerhaft angesammeltes FUS-Protein beeinträchtigt die Proteinabbaumaschine, so dass sich FUS im Zytoplasma der Zellen anhäuft. Dies löst einen Teufelskreis aus, der die zellulären Qualitätskontrollsysteme für Proteine, welche für die Aufrechterhaltung des Protein-Gleichgewichts verantwortlich sind, weiter behindert. Wir vermuteten deshalb, dass eine Verstärkung der Autophagie auch die Situation anderer RNA-bindenden Proteine verbessern könnte.“

Inwieweit eine verstärkte Autophagie einen möglichen Therapieansatz für ALS-Patienten darstellt, werden die Forscher der Sterneckert-Gruppe am CRTD nun untersuchen. Ein weiteres Ziel ihrer Forschung ist es, RNA-bindende Proteine in Patientenproben als Biomarker für die ALS-Erkrankung zu verwenden.

Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Forschungsergebnisse im renommierten Wissenschaftsmagazin Acta Neuropathologica. Ihre Studie wurde durch die TUD/CRTD, die Deutsche Forschungsgemeinschaft, das EU-Programm “Neurodegenerative Disease Research”, das Robert Packard Center for ALS Research, das Bundesministerium für Bildung und Forschung, das US National Institute of Health, die Max-Planck-Gesellschaft, den Europäischen Forschungsrat, die Muscular Dystrophy Association, die Deutsche Gesellschaft für Muskelkranke e.V., die Initiative Therapieforschung ALS e.V., die Petermax-Müller-Stiftung, die Hans und Ilse Breuer-Stiftung und die Alexander-von-Humboldt-Stiftung finanziert.

Sie entstand in Kooperation mit Universitäten und Forschungsinstituten in Europa (Aachen, Amsterdam, Dresden, Hannover, Mailand, Münster) und den USA (Pittsburgh, San Francisco). Die Studie wurde unterstützt durch das Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) an der TUD.

Jared Sterneckert und sein Team nutzen induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen), um neurodegenerative Erkrankungen wie ALS und Parkinson zu erforschen. Sie arbeiten am CRTD, wo Spitzenforscher aus mehr als 30 Ländern die Prinzipien der Zell- und Geweberegeneration entschlüsseln und deren Nutzung zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten ergründen. Das CRTD verknüpft Labor und Klinik, vernetzt Wissenschaftler mit Ärzten, nutzt Fachwissen in Stammzellforschung, Genom-Editierung und Geweberegeneration für das eine Ziel: die Heilung von neurodegenerativen Erkrankungen wie ALS, Alzheimer und Parkinson, hämatologischen Krankheiten wie Leukämie, Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes sowie Augen- und Knochenerkrankungen mittels neuer Diagnose- und Therapiemöglichkeiten.

Jared Sterneckert, PhD
Tel: +49 (0) 351 463 82104
Email: jared.sterneckert@tu-dresden.de
Webpage: www.crt-dresden.de

Acta Neuropathologica: https://link.springer.com/article/10.1007/s00401-019-01998-x

Media Contact

Katrin Presberger idw - Informationsdienst Wissenschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Definierte Blockade

Enzymatisches Photocaging zur Erforschung der Genregulation durch DNA-Methylierung Das Anknüpfen und Abspalten von Methylgruppen an die DNA spielt eine wichtige Rolle bei der Genregulation. Um diese Mechanismen genauer erforschen zu…

Ein Mikroskop für alle

Junges Jenaer Forschungsteam 
entwickelt Optik-Baukasten für Forschung und Ausbildung. Mikroskope, die biologische Prozesse sichtbar machen, kosten viel Geld, stehen in Speziallaboren und erfordern hoch qualifiziertes Personal. Damit neue Ansätze für…

Ordnung im Chaos finden

Wissenschaftler:innen klären die Struktur von glasbildenden Proteinen in Schwämmen auf. Schwämme gehören zu den ältesten Tierarten der Erde, die in vielen verschiedenen Gewässern leben, von Seen bis hin zu tiefen…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close