Alzheimer: Neue Mikroskopiertechnologie deckt unbekannte Immunzellen auf

Eine neu entwickelte Mikroskopietechnologie macht mehr als 30 Proteinmarker gleichzeitig im menschlichen Gehirn sichtbar und analysiert deren räumliche Beziehungen. Die Methode findet Anwendung bei der Alzheimer-Erkrankung, aber auch bei Altersbedingter Makuladegeneration (AMD).

Die Forschenden entdeckten mittels der neuen Methode eine bislang unbekannte Immunzell-Population im Gehirn von Alzheimer-Erkrankten. Die Mikroskopietechnologie könnte aber auch die Untersuchung von Tumoren und die Erforschung anderer Erkrankungen nachhaltig verändern, so auch die der AMD. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature Neuroscience“ veröffentlicht.

Sichtbarmachung von mehr als 30 verschiedenen Proteinen in einem einzigen Gewebeschnitt

Ein internationales Forschungsteam hat eine bislang unbekannte Immunzellpopulation im menschlichen Gehirn entdeckt, die eng mit der Entstehung der Alzheimer-Erkrankung verknüpft sein könnte. Möglich wurde dies durch eine neu entwickelte Methode. Sie verbindet moderne Mikroskopie mit hochkomplexer Bioinformatik und ermöglicht neue Blicke auf das komplexe Zellgeschehen im Gehirn. Die Methode namens CODEX-CNS erlaubt es erstmals, mehr als 30 verschiedene Proteine gleichzeitig in einem einzigen Gewebeschnitt sichtbar zu machen. Außerdem kann man diese auf Einzelzellebene analysieren.

Forschende können damit verschiedene Zelltypen gleichzeitig darstellen, deren funktionelle Eigenschaften untersuchen und darüber hinaus die räumlichen Beziehungen zwischen Zellen analysieren.

„Mit dieser Methode können wir im Prinzip das gesamte zelluläre Zusammenspiel im menschlichen Gehirn in einem Bild erfassen, inklusive krankhafter Veränderungen und der Interaktionen zwischen den Zellen“, erklärt Erstautor Dennis-Dominik Rosmus. Er führte die Untersuchungen am Lehrstuhl für Anatomie und Zellbiologie der Medizinischen Fakultät der Universität Augsburg und am Institut für Anatomie der Universität Leipzig durch. Mittlerweile ist Rosmus aber am Universitätsklinikum Leipzig tätig.

Breit anwendbare Methode über Alzheimer hinaus

„Wir haben mittels CODEX-CNS das Gehirn von Alzheimer-Erkrankten untersucht, aber man kann die Methode auch auf andere Erkrankungen des Gehirns anwenden“, erklärt Peter Wieghofer, Professor für Zelluläre Neuroanatomie am Lehrstuhl für Anatomie und Zellbiologie an der Universität Augsburg. „Mit Modifikationen ist sie auch auf andere Organe übertragbar, so dass man damit in Zukunft verschiedene Marker für spezifische Fragestellungen zusammenstellen kann. Sie ist damit in der medizinischen Forschung sehr breit anwendbar. Beispielsweise ist die Netzhaut ebenfalls Teil des zentralen Nervensystems und wie das Gehirn von ortsständigen Immunzellen, den Mikroglia, besiedelt, welche im Fokus der aktuellen Studie stehen.”

Insbesondere erlaubt die Methode das systematische Untersuchen wie und welche Zellen sich im Gewebe gegenseitig beeinflussen. Diese Nachbarschaftsbeziehungen sind nicht nur im Gehirn für das Verständnis von neurodegenerativen Erkrankungen wichtig. Sie sind zum Beispiel auch bei Krebs bedeutsam, um Tumorwachstum und Immunreaktionen besser zu verstehen.

Neue Zellpopulation bei Alzheimer

Durch die Anwendung dieser Methode auf das Gehirngewebe von Alzheimer-Patienten gelang den Forschenden die Entdeckung einer speziellen krankheitsassoziierten Gruppe von Immunzellen (Mikrogliazellen), die sich gezielt an einer bestimmten Form von typischen Alzheimer-Proteinablagerungen (Amyloid-β-Plaques) ansammelt. Diese Zellen liefern wichtige Hinweise darauf wie Entzündungsprozesse und Immunreaktionen zur Entstehung und zum Fortschreiten der Krankheit beitragen. „Die Methode eröffnet uns neue Möglichkeiten für die personalisierte Medizin und zielgerichtete Therapien“, so Wieghofer.

Anwendungsfall Altersbedingte Makuladegeneration

In Augsburg wird Cavanagh Gohlich weiter mit CODEX-CNS arbeiten. Sie promoviert in der Arbeitsgruppe von Wieghofer und wendet die Methode auf die Altersbedingte Makuladegeneration an. Sie ist Ko-Autorin der vorliegenden Veröffentlichung. Weiterhin war sie an der Oregan State and Health University in Portland, USA, unter Prof. Bahareh Ajami an der Etablierung von CODEX-CNS im Labor beeiligt. Gohlich ist eine der Teilnehmerinnen der ersten Augsburg Research School of the Faculty of Medicine (AUGMENT) der Medizinischen Fakultät.