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Washington: Ein neues Ergebnis von Harvards Stammzellenbiologen stellt eine der Grundlagen der Neurobiologie auf den Kopf: Es wird demonstriert, dass es möglich ist eine Art von bereits geteiltem Neuron (=Nervenzelle) innerhalb des Gehirns zu verändern!

Die Entdeckung von P.Arlotta und C.Rouaux „zeigt, dass das Gehirn vermutlich nicht so unveränderlich ist, wie immer angenommen, weil man in einem naheliegendem Zeitrahmen die Identität einer Neutronensorte in eine andere „umprogrammieren“ (verändern) können wird.“ sagt Arlotta aus Harvards Stammzellenabteilung (SCRB)

Das Prinzip der direkten Abstammungsneuordnung von geteilten Zellen innerhalb des Körpers wurde zuerst vor fünf Jahren bewiesen von SCRB Direktor Doug Melton und seinem Kollegium, als sie exocrine (äußere) Bauchspeicheldrüsenzellen direkt in insulinproduzierende Betazellen umwandelten.

Arlotta und Rouaux haben jetzt bewiesen, dass Neuronen auch verändert werden können. Die Arbeit wurde heute online veröffentlicht in der Fachzeitung „Nature Cell Biology“.

Ihre Experimente zielten auf callosale Projektionsneuronen (Balkenfasern), die die zwei Hemisphären des Gehirns verbinden und sie in Neuronen umwandeln, die den motorischen Neuronen in der Pyramidenbahn ähnlich sind, eine von zwei Arten, welche bei ALS (Amyotrophe Lateralsklerose), auch bekannt als“Lou Gehrigs-Krankheit zerstört werden.

Um solche Veränderung der neuronalen Identität zu erreichen benutzten die Forscher einen Umwandlungsfaktor, genannt Fezf2, welcher bereits länger bekannt war eine zentrale Rolle in der Entwicklung der Pyramidenbahnenneuronen im Embryo zu spielen.

Was die Entdeckung sogar noch bedeutsamer macht ist, dass die Arbeit im Gehirn lebender Mäuse durchgeführt wurde statt in Sammlungen von Zellen im Labor. Die Mäuse waren jung, so dass die Forscher noch nicht wissen, ob das Neuronenverändern bei älteren Labortieren oder beim Menschen möglich sein wird. Wenn sich das als möglich herausstellt, könnte das für die Behandlung von neurodegenerativen Krankheiten enorm sein.

„Neurodegenerative Krankheiten betreffen typischerweise eine bestimmte Gruppe von Neuronen und lassen viele andere unberührt. Zum Beispiel bei ALS sind es corticospinale motorische Neuronen des Gehirns und Nervenzellen des Spinalkanals, unter den vielen Zellen des Nervensystems, welche stellenweise absterben“sagt Arlotta. „Was wäre, wenn jemand Nervenzellen nähme, die bei einer bestehenden Krankheit am Leben bleiben und sie direkt umwandelt in die Zellen, die absterben? Bei ALS, wenn man einen kleinen Prozentsatz von Pyramidenbahnzellen generieren könnte, würde es wahrscheinlich ausreichen Hauptfunktionen wieder herzustellen.

Die Versuche, welche zu den Ergebnissen führten, starteten vor fünf Jahren, als wir uns fragten: „In der Natur siehst du niemals eine Zellveränderung, sehen wir es nur nicht oder ist das die Realität? Können wir eine Nervenzelle nehmen und sie umwandeln in eine andere?“

Die Forscher analysierten tausende von Zellen, suchten nach vielen molekularen Kennzeichen sowie neuen Verbindungen, die zeigen, dass Umwandeln erreichbar sei. Arlotta sagt:“Wir hätten das vor zwei Jahren haben können, aber während das eine konzeptionell einfache Zusammensetzung von Experimenten war, war es technisch schwierig. Die Arbeit war gedacht um wichtige Lehrsätze von veränderbaren Zellen im Leben zu prüfen. Wir mussten beweisen, ohne jegliche Zweifel, dass so etwas wirklich passierte.

Die Arbeit in Arlottas Labor zielte auf die Großhirnrinde, „aber es öffnet die Tür zum Neuprogrammieren in anderen Bereichen des zentralen Nervensystems“ sagt sie.

Arlotta, ein Mitglied des HSCI (Harvard Stem Cell Institut) arbeitet jetzt mit dem Kollegen Takao Hensch der Abteilung Molekularer und Zellulärer Biologie, um die Physiologie der veränderten Nervenzellen zu erklären und zu lernen, wie sie innerhalb von vorher existierenden neuronalen Netzwerken miteinander kommunizieren.

„Meine Hoffnung ist, dass dieses die Arbeit in einem neuen Feld der Neurobiologie erleichtern wird, welches die Beschränkung und Kraft von Zellveränderungen erforscht zum Neukonstruieren von Kreisläufen, die für Krankheiten relevant sind“, sagt Arlotta

von B.D.Colen