Behandlung von Hirnschäden: Forscher züchten Nervenzellen aus Haut

US-Wissenschaftlern ist es gelungen, normale Hautzellen in spezielle Typen von Nervenzellen zu verwandeln. Dadurch könnten auch künstliche Hirnzellen gezüchtet werden. Die Forscher hoffen, so künftig Patienten mit zerstörten Hirnzellen behandeln zu können.

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Die Forscher wollen mit den gezüchteten Hirnzellen Menschen mit genetisch bedingten Hirnschäden helfen. (Foto: Sleep Medicine Center Cleveland Clinic)

Die Forscher wollen mit den gezüchteten Hirnzellen Menschen mit genetisch bedingten Hirnschäden helfen. (Foto: Sleep Medicine Center Cleveland Clinic)

Es ist möglich aus verschiedenen Hautzellen neue Typen von Nervenzellen zu bilden. Das fanden Forscher heraus an der Washington University in St. Louis nach einem Bericht von iflscience.com . Mit einem Mix wichtiger Stoffe, die im menschlichen Körper auftreten, gelang es, die Sorte Gehirnzellen herzustellen, die am meisten von der Erbkrankheit Chorea Huntington betroffen ist. Die Forschungsergebnisse veröffentlichte das Team im Magazin Neuron.

Die Wissenschaftler hoffen so eine erfolgreiche Behandlung dieser tödlich verlaufenden Krankheit zu ermöglichen. Bisher wurde jedoch nicht festgestellt, ob die Hirnzellen dem Krankheitsverlauf entgegenwirken können. Bei Versuchen mit Mäusen konnten sie allerdings zeigen, dass die menschlichen Gehirnzellen funktionieren. Diese gingen sogar Verbindungen mit den umliegenden Nervenzellen der Mäusegehirne ein und arbeiteten ähnlich.

Betroffene der Huntington-Krankheit leiden unter den Folgen der fortschreitenden Zerstörung des Striatums. Dieser Teil des Gehirns ist für Muskelsteuerung und grundlegende mentale Funktionen wichtig. Durch ein fehlerhaftes Eiweiß, das infolge eines Gendefekts auftritt, werden Gehirnzellen zerstört. Die Krankheit führt durchschnittlich 15 Jahre nach den ersten Symptomen zum Tod. Betroffene leiden zu Beginn an Muskelzuckungen und psychischer Verwirrung, im fortgeschrittenen Stadium an Bewegungsarmut, resultierend aus der Unfähigkeit, Muskeln zu steuern.

Derzeit gibt es keine Heilung für die Krankheit, allerdings könnte das Ersetzen der zerstörten Nervenzellen im Gehirn zu einer zukünftigen Behandlung gehören. Vorerst muss allerdings sichergestellt werden, dass die Zellen nicht vom Körper des Patienten abgestoßen werden. Das ist eines der Ziele, die die Wissenschaftler der Washington University noch erreichen möchten. Bisher reicht ihr Wissen leider nur aus, um solche Zellen herzustellen.

Die Arbeit des Teams offenbarte die Möglichkeit, Hautzellen mithilfe von zwei RNA-Molekülen – RNA ist ähnlich DNA und übergibt ebenso Erbinformationen – in Nervenzellen zu verwandeln. Diese sogenannten „microRNAs“ beherbergen DNA-Sequenzen, also Gene, die für die Zellidentität verantwortlich sind. Den Zellen wird mit diesen Informationen quasi vorgegeben, welchem Zelltyp sie angehören, deshalb passen sie sich an. Hierbei greifen spezielle Proteine, genannt Transkriptionsfaktoren, auf die RNA zu, aktivieren die Gene und führen so zur Entwicklung von Nervenzellen.

In den Versuchen wurde ein Gemisch aus RNA und Transkriptionsfaktoren den Hautzellen hinzugefügt und es entstanden Nervenzellen. Durch die Verwendung anderer Transkriptionsfaktoren kann die Entwicklung unterschiedlicher Zelltypen erzielt werden. Die Forscher der Washington University wählten solche Proteine, die auch in den Nervenzellen, der von Huntington betroffenen Gehirnregionen auftreten. Diese Kombination aus Transkriptionsfaktoren resultierte direkt in der Entstehung der ganz speziellen Gehirnzellen.

Das Herstellungsverfahren hat klare Vorteile gegenüber dem Züchten von Nervenzellen aus Stammzellen: Einerseits können keine anderen Zellarten entstehen – es ist also leichter die gezüchteten Zellkulturen nutzbar zu machen. Andererseits reichen Proben der Haut des Patienten aus. So kann zusätzlich das Risiko minimiert werden, dass der Körper die neuen Zellen nach der Injizierung abstößt.

Das Verfahren funktioniert, weil auch vollständig ausdifferenzierte – adulte – Hautzellen immer noch alle Erbinformationen in sich tragen. Sie „wissen“ also auch was die Aufgabe einer Nervenzelle ist, wie sie funktioniert und woraus sie besteht. Nur, dass diese Informationen ungenutzt in ihnen verstauben und erst von Proteinen abgerufen werden müssen. Deshalb können die Forscher auch Hautzellen als Zellen im Gehirn nutzbar machen und müssen nicht – so wie der menschliche Körper – auf Stammzellen zugreifen.

An der Washington University in St. Louis demonstrierte das Team, dass die verwandelten Zellen mindestens sechs Monate überlebten und sich ähnlich wie die eigentlichen Nervenzellen verhielten, nachdem sie in die Gehirne von Mäusen gesetzt wurden. „Diese transplantierten Zellen überlebten nicht nur im Mäusegehirn, sie zeigten sogar funktionierende Eigenschaften, ähnlich derer nativer Zellen“, so Dr. Andrew Yoo, assistierender Professor der Entwicklungsbiologie.

Um die Zelleigenschaften erkrankter Zellen zu untersuchen, möchten die Forscher nun Hautzellen von an Chorea-Huntington-Erkrankten nehmen und sie nach dem beschriebenen Verfahren verwandeln. Außerdem planen sie umgewandelte menschliche Zellen in Mäuse mit einer Modellerkrankung einsetzen, um zu sehen, ob so die Symptome der Krankheit auf irgendeine Weise beeinflusst werden.

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