Gehirnregeneration: Gesunde Zellen ersetzen kranke Zellen

Zusammenfassung: Eine vielversprechende Studie zeigt, dass gesunde, transplantierte Gliazellen erkrankte oder alternde Gehirnzellen ersetzen und möglicherweise die normale Gehirnfunktion wiederherstellen können. Dieser Durchbruch weist auf ein breites Potenzial für die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen wie der Huntington-Krankheit, der amyotrophen Lateralsklerose und einiger genetischer Schizophrenie hin.

Das Team nutzte eine einzigartige Methode, um das Gehirn von Mäusen zu humanisieren und so die Interaktion zwischen menschlichen Zellen zu analysieren. Klinische Studien für drei verschiedene Hirnerkrankungen sollen innerhalb der nächsten zwei Jahre beginnen.

Wichtige Fakten:

1. Wenn gesunde Gliazellen in das Gehirn humanisierter Mäuse transplantiert werden, können sie aus erkrankten und gealterten Zellen herauswachsen und diese ersetzen.
2. Diese Entdeckung eröffnet Möglichkeiten zur Behandlung verschiedener Erkrankungen von Gliazellen, darunter die Huntington-Krankheit, amyotrophe Lateralsklerose und genetische Schizophrenie.
3. Die Forscher gehen davon aus, dass sie innerhalb der nächsten zwei Jahre mit klinischen Studien beginnen werden, sofern Sicherheitsdaten zur Langzeitzellkultur vorliegen.

Quelle: Universität Kopenhagen

Unkontrollierbare Bewegungen, Gedächtnisverlust, Stimmungsschwankungen und Vergesslichkeit. Dies sind einige der Symptome neurodegenerativer Erkrankungen, bei denen Zellen im Zentralnervensystem ihre Arbeit einstellen oder absterben.

Viele dieser Erkrankungen werden insbesondere durch eine Erkrankung oder den Verlust der Stützzellen des Gehirns, der sogenannten Gliazellen, verursacht. Diese Störungen sind besonders schwer zu behandeln und zu untersuchen, da im menschlichen Gehirn erkrankte Zellen vorhanden sind.

Es besteht jedoch Hoffnung auf neue wirksame Behandlungsmethoden. Neue Forschungsergebnisse der Universität Kopenhagen zeigen, dass erkrankte und alternde Gehirnzellen durch neue, frische Zellen ersetzt werden können, was zur Wiederherstellung der normalen Gehirnfunktion beitragen kann.

„Wenn wir gesunde menschliche Glia-Vorläuferzellen in die Gehirne von Mäusen transplantieren, die bereits von erkrankten menschlichen Gehirnzellen besiedelt wurden, übertreffen die gesunden Zellen die erkrankten Zellen. Wichtig ist auch, dass wir herausgefunden haben, dass jüngere Zellen bei der Transplantation in ein gesundes Gehirn alte Zellen ersetzen.“

„Dadurch ist der potenzielle Nutzen der Gliazelltransplantation sehr breit gefächert, da wir alle Arten von Krankheitszielen ansprechen können, bei denen wir ältere Gliazellpopulationen haben“, sagt Steve Goldman, Professor am Zentrum für Translationale Neurologie der Universität Kopenhagen. Er ist der Hauptautor der neuen Studie.

Glia-Vorläuferzellen können Zellen bilden, die Astrozyten genannt werden. Dabei handelt es sich um Stützzellen, die die Versorgung der Blutgefäße mit Sauerstoff und Nährstoffen zu den Neuronen während der Abfallbeseitigung schützen und sicherstellen, sowie andere Zellen, sogenannte Oligodendrozyten, die Myelin bilden, das isolierende Material der weißen Substanz des Gehirns.

Obwohl die Studie an Mäusen durchgeführt wurde, ermöglichte die von Steve Goldman und seiner Gruppe entwickelte Methode des humanisierten Gehirns die Untersuchung menschlicher Gehirnzellen im Gehirn lebender Erwachsener, was es wahrscheinlich macht, dass die Ergebnisse auch auf menschliche Patienten anwendbar sind.

Gesunde Zellen verdrängen kranke Zellen

In der Studie transplantierten die Forscher gesunde Gliazellen in die Gehirne von Mäusen, die bereits mit erkrankten menschlichen Gliazellen besiedelt waren.

Zuvor haben Forscher die Vorteile der Transplantation gesunder menschlicher Zellen in Mausmodelle mit Huntington-Krankheit gezeigt. Da bei diesen Experimenten jedoch menschliche Zellen die Gehirnzellen von Ratten ersetzten, mussten die Forscher nachweisen, dass das gleiche Ergebnis eintreten würde, wenn menschliche Zellen durch menschliche Zellen ersetzt würden.

„Wir transplantierten gesunde menschliche Zellen in Mäuse, die mit mutierten Gliazellen, die die Huntington-Krankheit exprimierten, ‚humanisiert‘ wurden“, sagt Steve Goldman, „und die gesunden Gliazellen verdrängten die erkrankten Gliazellen und ersetzten die erkrankten Gliazellen, wodurch die erkrankten Gliapopulationen praktisch ausgerottet wurden.“

Das gleiche Ergebnis wurde beobachtet, als die Forscher versuchten, nicht erkrankte, gesunde, aber gealterte Gliazellen durch neue zu ersetzen. Die jüngeren Zellen verdrängten erfolgreich die älteren.

„Das hat uns gezeigt, dass es bei der Huntington-Krankheit nicht nur darum geht, dass gesunde Zellen das Übergewicht an erkrankten Zellen haben, sondern dass dies im Hinblick auf die potenzielle Verwendung viel umfassender ist, weil wir in alle möglichen Krankheitsziele vordringen können, in denen wir ältere oder erkrankte Populationen haben. Der Vorteil ist erheblich, wenn es darum geht, wohin das gehen kann, weil es alle Arten von Gliazellpathologien gibt“, sagt Steve Goldman.

Dazu gehören Krankheiten wie Multiple Sklerose und Schlaganfall der weißen Substanz sowie neurodegenerative Erkrankungen wie die Huntington-Krankheit, amyotrophe Lateralsklerose und einige genetisch bedingte Schizophrenie.

Die Behandlungen dauern nur noch ein paar Jahre

Die neue Forschung bietet großartige Perspektiven für neue Therapien für komplexe Krankheiten.

„Wenn wir erkrankte und alternde Zellen ersetzen können, können wir Aspekte der normalen Funktion dieser degenerativen Erkrankungen wiederherstellen, wie wir bei unseren experimentellen Modellen der Huntington-Krankheit gesehen haben“, sagt Steve Goldman und fügt hinzu:

Aber das ist im Grunde ein Beweis des Prinzips, denn wir glauben, dass das Gleiche auch bei einigen dieser anderen Krankheiten funktionieren könnte. Bei amyotropher Lateralsklerose, einigen Formen der frontotemporalen Demenz und sogar bei einigen Formen der hereditären Schizophrenie sowie bei Erkrankungen der Myelinisierung und dem altersbedingten Verlust der weißen Substanz.

Die Möglichkeit neuer Behandlungsmethoden ist nicht mehr fern. Die Forscher schlagen bereits klinische Studien vor, um die Wirkung auf drei verschiedene Erkrankungen des Gehirns zu testen, darunter die Huntington-Krankheit sowie zwei Erkrankungen der weißen Substanz, progressive Multiple Sklerose und Pelizaeus-Merzbacher-Krankheit.

„Die Dinge laufen ein wenig aus dem Ruder. Wir müssen immer noch absolut sicher sein, dass die Zellen nach der Transplantation langfristig lebensfähig sind. Steve Goldman sagt:

„Zum jetzigen Zeitpunkt hoffen wir, die Genehmigung für die Behandlung von Patienten zu erhalten, daher hoffe ich, dass wir in ein paar Jahren mit Versuchen zu diesem Ansatz beginnen können.“

Finanzierung: Die Forschung wurde durch Mittel der Novo Nordisk Foundation, der Lundbeck Foundation, der Olav Thon Foundation und der Adelson Medical Research Foundation unterstützt. Dr. Goldman hat weitere Positionen bei Sana Biotechnology und der University of Rochester inne.

Über diese Forschung in Neuroscience News

Autor: Sasha Rasmussen
Quelle: Universität Kopenhagen
Kommunikation: Sascha Rasmussen – Universität Kopenhagen
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: offener Zugang.
„Junge Glia-Vorläuferzellen ersetzen konkurrenzfähig gealterte und erkrankte menschliche Gliazellen im Gehirn erwachsener chimärer Mäuse.Von Steve A. Goldman et al. Naturbiotechnologie

eine Zusammenfassung

Junge Glia-Vorläuferzellen ersetzen konkurrenzfähig gealterte und erkrankte menschliche Gliazellen im Gehirn erwachsener chimärer Mäuse.

Der Wettbewerb zwischen erwachsenen Gehirnzellen wurde nicht umfassend erforscht. Um zu untersuchen, ob gesunde Gliazellen erkrankte menschliche Gliazellen im erwachsenen Vorderhirn übertreffen können, haben wir menschliche Glia-Vorläuferzellen vom Wildtyp (WT), die aus menschlichen embryonalen Stammzellen hergestellt wurden, mit mutiertem Huntingtin in das Striatum frisch gepaarter erwachsener Mäuse transplantiert (mHTT) – hGPCs exprimierend.

WT-hGPCs verdrängten und eliminierten schließlich ihre menschlichen Gegenstücke, die an der Huntington-Krankheit (HD) erkrankten, und bevölkerten das Striatum des Wirts mit gesunden Gliazellen. Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung ergab, dass WT-hGPCs bei Interaktion mit HD-Glia des Wirts einen dominanten konkurrierenden Phänotyp erlangten, der durch YAP1/MYC/E2F definiert wird.

WT-hGPCs übertrafen auch ältere, neu transplantierte residente WT-Zellen, was darauf hindeutet, dass der Wettbewerbserfolg in erster Linie vom relativen Alter der konkurrierenden Populationen und nicht von deren Vorhandensein abhängt mHTT.

Diese Daten deuten darauf hin, dass gealterte und erkrankte menschliche Gliazellen im erwachsenen Gehirn weitgehend durch gesunde, jüngere hGPCs ersetzt werden können, was eine therapeutische Strategie zum Ersatz gealterter und erkrankter menschlicher Gliazellen nahelegt.