Wäre diese Erkenntnis übertragbar auf das menschliche Gehirn, könnte dies bei der Therapie neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson eine große Hilfe sein. Denn verliert unser Gehirn Nervenzellen, kann es diesen Verlust selbst kaum kompensieren. Die transplantierten Zellen in den Mäusen übernehmen die Aufgaben ihrer neuen Position vollständig. Der permanente Zellverlust könnte mit der Transplantation junger Nervenzellen gestoppt werden. Diese Therapieoption lässt auf die Möglichkeit einer medizinischen Verbesserung der klinischen Symptome dieser Krankheiten hoffen.
In einer gemeinsamen Studie, die vom Sonderforschungsbereich 870 der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt wurde, haben die Wissenschaftler die funktionale Integration transplantierter Nervenzellen in der Sehrinde der Maus untersucht. "Dieser Hirnbereich war optimal für unsere Untersuchungen“, erklärt Magdalena Götz, die sich die Leitung der Studie mit Mark Hübener teilt. Der fügt hinzu: „Mittlerweile kennen wir die Verknüpfungen und Funktionen dieser Nervenzellen so gut, dass wir einschätzen konnten, ob die neuen Nervenzellen echte Aufgaben im Netzwerk übernehmen.“ Im Versuch transplantierten die Forscher embryonale Nervenzellen der Großhirnrinde in läsionierte Sehrindennetzwerke erwachsener Mäuse. Im Verlauf der folgenden Wochen und Monate beobachteten die Neurobiologen dann unter dem Zwei-Photonen-Mikroskop, wie sich die unreifen Nervenzellen zu den sogenannten Pyramidenzellen ausdifferenzierten, die in den beschädigten Bereich gehören. „Allein zu sehen, dass die Zellen überleben und sich weiterentwickeln, war schon eine aufregende Beobachtung“, berichtet Hübener, der zusammen mit Tobias Bonhoeffer am Max-Planck-Institut für Neurobiologie den Aufbau und die Funktion der Sehrinde entziffert. „Doch richtig spannend wurde es, als wir die Signale der neuen Zellen näher unter die Lupe genommen haben.“ In ihrer gemeinsamen Studie konnten die Wissenschaftlerinnen Susanne Falkner und Sofia Grade zeigen, dass die neuen Zellen sich genauso wie die Nervenzellen dieser Region verknüpfen und auf Sehreize antworteten.
Zum ersten Mal konnten auch die Verbindungen der transplantierten Nervenzellen im Gehirn untersucht werden. Erstaunlicherweise verknüpfen sich die Pyramidenzellen, die aus den transplantierten Jungzellen entstanden waren, mit exakt den richtigen Nervenzellen im gesamten Netzwerk des Gehirns. So erhielten sie die gleichen Informationen wie die ausgefallenen, ursprünglichen Zellen des Nervennetzwerks und konnten diese entsprechend verarbeiten. Auch die nachgeschalteten Nervenzellen entsprachen denen der untergegangenen Zellen. „Die fremden Nervenzellen haben somit mit hoher Genauigkeit eine Lücke in einem neuronalen Netzwerk geschlossen, das unter natürlichen Umständen niemals neue Nervenzellen integrieren würde“, schwärmt Götz, die mit ihren Teams am Helmholtz Zentrum und der Ludwig-Maximilians-Universität untersucht, wie verlorene Nervenzellen wieder ersetzt werden können. Die neue Studie zeigt nun, dass mit Hilfe fremder Zellen auch das erwachsene Säugetiergehirn seine Regenerationsfähigkeit behält und so funktionale Lücken in einem bestehenden Netzwerk schließen kann.
Quelle: www.idw-online.de, Originalveröffentlichung: Susanne Falkner*, Sofia Grade*, Leda Dimou, Karl-Klaus Conzelmann, Tobias Bonhoeffer, Magdalena Götz**, Mark Hübener**. Transplanted embryonic neurons integrate into adult neocortical circuits Nature, online am 26. Oktober 2016, *gemeinsame Erstautoren; **gemeinsame Studienleiter
