Zelluläre Umprogrammierung im Gehirn

Einem Forscherteam ist es gelungen, nicht-neuronale Zellen im Tierversuch direkt im Gehirn in Nervenzellen mit spezifischen funktionellen Eigenschaften umzuwandeln. 

Wissenschaftlern der Universitätsmedizin Mainz ist in Zusammenarbeit mit dem King’s College London im Tierversuch eine kleine Sensation gelungen. Sie haben nicht-neuronale Zellen direkt im Gehirn in Nervenzellen mit spezifischen funktionellen Eigenschaften umgewandelt. Diese neuen Erkenntnisse zur zellulären Umprogrammierung im Gehirn könnten eine wichtige Rolle für die Entwicklung neuer Behandlungsansätze bei neurologischen und neuropsychiatrischen Erkrankungen einnehmen. Die Ergebnisse der Studie wurden in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht. 

Unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Benedikt Berninger haben Wissenschaftler des Instituts für Physiologische Chemie der Universitätsmedizin Mainz gemeinsam mit Forscher des King’s College London einen neuartigen Ansatz untersucht, um abgestorbene Nervenzellen zu ersetzen: die sogenannte direkte neuronale Reprogrammierung. „Ziel unserer Arbeit war es, eine Methode zu entwickeln, mit der im erkrankten Gewebe vorkommende Astroglia direkt im Gehirn in Nervenzellen mit spezifischen Eigenschaften umgewandelt werden können“, erläutert Professor Berninger, Arbeitsgruppenleiter am Institut für Physiologische Chemie der Universitätsmedizin Mainz.

Im Tiermodell schleusten die Wissenschaftler zu diesem Zweck in die Astroglia Gene ein, die den Bauplan für die Bildung von bestimmten Eiweißen enthalten. Bei diesen Eiweißen handelt es sich um Transkriptionsfaktoren, die bestimmen, welche Abschnitte des Erbmaterials im Zellkern abgelesen werden und damit auch, welche Form und Funktion eine Zelle hat. Das Forscherteam konnte zeigen, dass das gezielte Einschleusen der Gene die Umwandlung der Gliazellen in Nervenzellen bewirkt. Bei ihren Untersuchungen gelang es den Forschern, die Astrozyten so umzuprogrammieren, dass sie die Funktionen eines im Zusammenhang mit neurologischen und neuropsychiatrischen Erkrankungen besonders wichtigen Subtyps von Neuronen, den sogenannten hochfrequent-feuernden (Fast-spiking) hemmenden Parvalbumin-positiven Interneuronen, annahmen.

„Die Neubildung dieser spezifischen Neurone mit Hilfe der direkten neuronalen Reprogrammierung von Gliazellen könnte es eines Tages ermöglichen, erkrankte Nervennetzwerke im menschlichen Gehirn zu reparieren. Unsere im Tiermodell gewonnenen Erkenntnisse haben damit das Potenzial, einen entscheidenden Beitrag für die Entwicklung von neuen Ansätzen zur Behandlung von neurologischen und neuropsychiatrischen Erkrankungen zu leisten“, betont Professor Berninger.