Forscher implantieren embryonale Nervenzellen in Gehirne von Mäusen

In einer gemeinsamen Studie konnten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried, der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Helmholtz Zentrums München zeigen, dass sich die in läsionierte Sehrindennetzwerke von Mäusen implantierten embryonalen Nervenzellen, ebenso wie die Nervenzellen der Region verknüpfen und auf Sehreize antworten.

Die implantierten Nervenzellen wurden der Großhirnrinde entnommen. Die Studie in der die Wissenschaftler in gemeinsamer Arbeit die funktionale Integration transplantierter Nervenzellen in der Sehrinde der Maus analysiert hatten, wurde vom Sonderforschungsbereich 870 der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt. Entsprechende Beobachtungen nach der Transplantation unter dem Zwei-Photonen-Mikroskop in den Wochen und Monaten danach, zeigten eine Ausdifferenzierung unreifer Nervenzellen zu den sogenannten Pyramidenzellen der beschädigten Bereiche. Den Forschern gelang zum ersten Mal die Untersuchung der Verbindungen der transplantierten Nervenzellen. Diese erhielten die selben Informationen wie jene der ausgefallenen Zellen des Netzwerks und konnten somit die entfallenen Nervenzellen funktional ersetzen. Das ist möglich, da sich die aus den Jungzellen entstandenen Pyramidenzellen mit den richtigen Nervenzellen des Netzwerks im Gehirn verknüpfen.

Die Wissenschaftlerinnen Susanne Falkner und Sofia Grade haben die Signale der Zellen beobachtet und dabei festgestellt, dass die neuen Zellen sich ähnlich wie die aus der umgebenden Region verbinden und auf Sehreize antworten. Selbst nachgeschaltete Nervenzellen erfüllten den Zweck der untergegangenen Zellen. Die exakte Schließung der Lücke im neuronalen Netzwerk und die Integration neuer Nervenzellen wäre nach Magdalena Götz, unter natürlichen Umständen niemals möglich gewesen. Sie forscht gemeinsam mit den Teams des Helmhotz-Zentrums und der Ludwig-Maximilian-Universität an Möglichkeiten die verlorene Nervenzellen zu ergänzen. Die Studie bestätigt insgesamt die Regenerationsfähigkeit des Säugetiergehirns mit Hilfe fremder Zellen auch im erwachsenen Zustand, so dass im bestehenden Netzwerk funktionale Lücken geschlossen werden können. Das Prinzip der Übertragung junger Nervenzellen in betroffene Nervennetzwerke könnte unter anderem in der Verbesserung der klinischen Symptome bei Parkinson-Patienten Anwendung finden. Das menschliche Gehirn ist kaum in de Lage verlorene Gehirnzellen selbständig zu kompensieren. Dem daraus resultierenden permanenten Zellverlust im Gehirn des Säugetiers, könnte durch die Transplantation junger Nervenzellen entgegengetreten werden. Bislang blieb unerkannt, ob die in bisherigen Studien transplantierten Zellen helfen, die vorhandenen Lücken zu schließen, oder tatsächliche funktionale Aufgaben übernehmen. Durch die erfolgreiche Transplantation bei Mäusen besteht die die Hoffnung, dieses Verfahren bei schweren Verletzungen oder Krankheiten einzusetzen. Magdalena Götz, die sich die Leitung der Studie mit Mark Hübener teilt, äußerte sich optimistisch: „Dieser Hirnbereich war optimal für unsere Untersuchungen“. „Mittlerweile kennen wir die Verknüpfungen und Funktionen dieser Nervenzellen so gut, dass wir einschätzen konnten, ob die neuen Nervenzellen echte Aufgaben im Netzwerk übernehmen“, ergänzte Kollege Hübener. Der ist gemeinsam mit Tobias Bonhoeffer vom MPI für Neurobiologie für die Erforschung des Aufbaus und der Funktion der Sehrinde zuständig.