Stammzellenstudie: Gemeinsame Gene zur Regeneration von Zellen im Ohr und Auge identifiziert

US-amerikanische Forscher der University of Southern California (USC) haben anhand einer Stammzellenstudie im Mausmodell gemeinsame Gene identifiziert, die an der Regeneration von Gehör und Sehkraft beteiligt sind.

Die Studie wurde in einem USC-Stammzell-Labor von Prof. Ksenia Gnedeva durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)“ veröffentlicht.

„Die Proliferation von Vorläuferzellen als Reaktion auf eine Verletzung ist ein entscheidender Schritt bei der Regeneration von Sinnesrezeptoren, aber dieser Prozess ist im Innenohr und in der Netzhaut von Säugetieren blockiert. Wenn wir die Gene verstehen, die diese Blockade bewirken, können wir die Bemühungen um die Wiederherstellung des Hör- und Sehvermögens bei Patienten vorantreiben“, so Gnedeva, Assistenzprofessorin in der USC Tina und Rick Caruso Abteilung für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde – Kopf-Halschirurgie sowie der Abteilung für Stammzellbiologie und regenerative Medizin an der Keck School of Medicine der USC.

Hippo-Signalweg unterdrückt Regeneration

In der Studie konzentrierten sich die Erstautoren Eva Jahanshir und Juan Llamas aus dem Gnedeva-Labor auf eine Gruppe interagierender Gene, den so genannten Hippo-Signalweg, der als „Wachstumsstopp“-Signal dient. Von diesem Signalweg hat das Labor gezeigt, dass er die Zellvermehrung im Ohr während der Embryonalentwicklung hemmt. Zudem konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass der Hippo-Signalweg auch die Regeneration geschädigter Sinnesrezeptoren im Ohr und im Auge erwachsener Mäuse unterdrückt.

Um ein Schlüsselprotein des Hippo-Signalwegs zu hemmen, verwendeten die Forscher eine experimentelle Verbindung, Lats1/2. Durch Zugabe dieses arzneimittelähnlichen Wirkstoffs in vitro reagierten die als Stützzellen bekannten Vorläuferzellen mit einer Vermehrung im Utrikel, einem Sinnesorgan im Innenohr, das beim Gleichgewicht hilft. Im Corti-Organ, dem Hörsinnesorgan, reagierten dieselben Zellen jedoch nicht.

Als Nächstes identifizierten die Wissenschaftler ein Gen, das für ein Protein namens p27Kip1 kodiert, welches diesen Schritt zur Regeneration der Sinneszellen im Corti-Organ blockiert. Sie konnten zudem zeigen, dass dieses hemmende Protein in der Netzhaut hochreguliert ist. Deshalb entwickelten die Forscher eine transgene Maus, bei der die Konzentration von p27Kip1 im Innenohr und in der Netzhaut reduziert werden konnte. Damit wollten sie untersuchen, wie sich dies auf die Vermehrung von Vorläuferzellen in beiden Organen auswirken würde.

Hemmung des Hippo-Signalwegs führt zu Zellproliferation

Die Hemmung des Hippo-Signalwegs führte bei den transgenen Mäusen zu einer effektiven Proliferation von Stützzellen im Corti-Organ, einem wichtigen Schritt zur Regeneration der Sinneszellen im Ohr. In der Netzhaut führte die Hemmung des Hippo-Signalwegs zur Vermehrung von Vorläuferzellen, den Müller-Glias. Die Forscher entdeckten, dass sich einige der Müller-Glia-Nachkommen ohne weitere Manipulation in sensorische Photorezeptoren und andere neuronale Zelltypen in der Netzhaut verwandelten.

„Es gibt Berichte darüber, dass die p27Kip1-Konzentration nach einer Verletzung sinkt. Dies könnte ein kurzes Zeitfenster für die Verwendung eines medikamentenähnlichen Wirkstoffs bieten, um den Hippo-Signalweg zu hemmen und die Regeneration im Ohr und im Auge zu fördern“, erklärte Gnedeva. „Alternativ wäre es möglich, einen weiteren arzneimittelähnlichen Wirkstoff zu entwickeln, der den p27Kip1-Spiegel senkt. Unsere Entdeckungen haben also potenzielle neue Ziele für die Stimulierung der Regeneration sowohl des Gehörs als auch des Sehvermögens identifiziert.“