Stammzellforschung: Reifung von Nervenzellen lässt sich beschleunigen

Wis­sen­schaft­ler der Uni­ver­si­täts­me­di­zin Mainz haben eine Metho­de erar­bei­tet, um Stamm­zel­len in Ner­ven­zel­len dif­fe­ren­zie­ren zu las­sen.

Ner­ven­zel­len aus Stamm­zel­len zu gene­rie­ren ist eine Metho­de, die noch in den Kin­der­schu­hen steckt. Einen viel ver­spre­chen­den Ansatz, wie sich Stamm­zel­len in Ner­ven­zel­len dif­fe­ren­zie­ren las­sen, haben jetzt Wis­sen­schaft­ler der Uni­ver­si­täts­me­di­zin Mainz ent­deckt. Sie sind sogar in der Lage, den Rei­fungs­pro­zess zu beschleu­ni­gen.

Dazu ver­wen­den sie ein zu 90 Pro­zent aus Was­ser bestehen­des Hydro­gel, wel­ches als Gerüst für künst­li­ches Hirn­ge­we­be dient und die Ent­wick­lung von Ner­ven­zel­len begüns­tigt. In einem zukünf­ti­gen Schritt wol­len die Wis­sen­schaft­ler her­aus­fin­den, wie sich die­ses Bio­ma­te­ri­al auf Hydro­gel­ba­sis in zer­stör­te Hirn­re­gio­nen inji­zie­ren und dort neue Ner­ven­zel­len ent­ste­hen lässt. Von den neu­en Erkennt­nis­sen könn­ten lang­fris­tig von einem Schlag­an­fall Betrof­fe­ne oder Men­schen mit einer neu­ro­de­ge­ne­ra­ti­ven Erkran­kung pro­fi­tie­ren.

Für unse­re Stu­di­en haben wir ein neu­ar­ti­ges Bio­ma­te­ri­al ver­wen­det. Sei­ne Struk­tur und Här­te las­sen sich so modi­fi­zie­ren, dass es ähn­li­che Eigen­schaf­ten wie das mensch­li­che Gehirn auf­weist. Es hat die­sel­be Stei­fig­keit wie Hirn­ge­we­be und es ver­fügt über spe­zi­el­le Anhaf­tungs­mo­le­kü­le, die die Ent­wick­lung von Ner­ven­zel­len beschleu­ni­gen. Idea­le Vor­aus­set­zun­gen also für die Neu­ro­ge­ne­se“, sag­te Dr. Mar­ce­lo Sali­er­no vom Insti­tut für Phy­sio­lo­gi­sche Che­mie der Uni­ver­si­täts­me­di­zin Mainz, der die Stu­die lei­te­te. Sali­er­no ist Mit­glied der Arbeits­grup­pe von Prof. Bene­dikt Ber­nin­ger, eben­falls Insti­tut für Phy­sio­lo­gi­sche Che­mie.

Das Hydro­gel beinhal­tet neben im Gehirn natür­li­cher­wei­se vor­kom­men­den Pro­te­inen das syn­the­ti­sche Anhaf­tungs­mo­le­kül IKVAV. Die­ses Anhaf­tungs­mo­le­kül bewirkt, dass aus tie­ri­schen Stamm­zel­len gene­rier­te Ner­ven­zel­len im Hydro­gel mit sei­ner gehirn­ar­ti­gen Struktur/Matrix anhaf­ten. Das konn­te Sali­er­no in sei­nen Stu­di­en zei­gen. „Bei­de Fak­to­ren in Kom­bi­na­ti­on – die neu­ro­na­le Ober­flä­chen­an­haf­tung und die gehirn­ar­ti­ge Stei­fig­keit des Mate­ri­als – ermög­li­chen es, die Rei­fung von Stamm­zel­len in Ner­ven­zel­len zu kon­trol­lie­ren.”

Ihre Ver­suchs­rei­he führ­ten die Wis­sen­schaft­ler Sali­er­no zunächst in vitro durch. Dabei konn­ten sie beob­ach­ten, wie das neue Bio­ma­te­ri­al mit mensch­li­chen Zel­len inter­agiert und wie sich Stamm­zel­len in Ner­ven­zel­len dif­fe­ren­zie­ren las­sen. „Als nächs­ter Schritt wäre denk­bar, das Hydro­gel so zu modi­fi­zie­ren, dass es sich in geschä­dig­te Hirn­re­gio­nen inji­zie­ren lässt“, erklär­te Sali­er­no. „Es liegt noch eine gehö­ri­ge Weg­stre­cke vor uns, doch am Ende könn­ten Schlag­an­fall­pa­ti­en­ten oder von einer neu­ro­de­ge­ne­ra­ti­ven Erkran­kung betrof­fe­ne Men­schen von unse­rer Ent­de­ckung pro­fi­tie­ren“, füg­te er hin­zu.

Lite­ra­tur:
Far­rukh A et al: Stem Cell Reports, 5. Okto­ber 2017

 

Quelle
Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
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