Teilung von Stammzellen erstmals im Gehirn mitverfolgt

12.02.2018

UZH

Entwicklung im Laufe von 2 Monaten: von der Stammzelle (grün) über ihre Tochterzellen (gelb/orange) zu den Nervenzellen (rot).

Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler der Universität Zürich über Monate beobachten, wie sich Stammzellen im erwachsenen Gehirn teilen und neue Nervenzellen heranwachsen. Ihre Studie liefert damit neue Einsichten in der Stammzellforschung.

Lange ging die Neurowissenschaft davon aus, dass sich Nervenzellen nur während der embryonalen Entwicklung bilden. Allerdings weiss man heute, dass Stammzellen auch im menschlichen Gehirn über die gesamte Lebensspanne neue Nervenzellen generieren können. Dies geschieht unter anderem im Hippokampus, einem Hirnareal, das für viele Arten von Lernen unabdingbar ist und filtert, welche Informationen im Gedächtnis bleiben und welche vergessen gehen.

Ein Fenster in das Gehirn

In einer in Science publizierten Studie konnte das Labor von Sebastian Jessberger, Professor am Institut für Hirnforschung der Universität Zürich, zum ersten Mal die Teilung von Stammzellen und Neubildung von Nervenzellen direkt im Hippokampus von erwachsenen Mäusen beobachten. Die Forschenden, angeführt von Postdoc Gregor Pilz und der Doktorandin Sara Bottes, benutzten modernste Mikroskopie und genetische Markierung von Stammzellen, um die Teilung und die Ausreifung von neugeborenen Nervenzellen über Monate hinweg mitzuverfolgen. So konnten sie zum Beispiel zeigen, dass sich die meisten Stammzellen nur wenige Male teilen, bevor sie sich in Nervenzellen differenzieren. Dies könnte eine Erklärung dafür sein, warum sich die Anzahl neugebildeter Nervenzellen im Alter dramatisch verringert.

«In der Vergangenheit schien es technisch unmöglich, einzelne Stammzellen über lange Zeit direkt im Gehirn zu beobachten, da der Hippocampus tief im Gehirn liegt», sagt Jessberger. Er fügt an, dass der Durchbruch mit dieser Studie nur durch die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit mehrerer Teams möglich wurde. «Wir hatten grosses Glück, dass zahlreiche Forschende wie Fritjof Helmchen vom Institut für Hirnforschung sowie David Jörg und Benjamin Simons von der Universität Cambridge ihre Expertisen einbrachten – vor allem in Bildgebung und theoretischer Stammzellmodellierung.» Diese Zusammenarbeit habe es ermöglicht, die Daten zu erheben und auch zu verstehen.

Stammzellen als therapeutisches Ziel für Hirnerkrankungen

Die nun publizierte Studie beantwortet seit langem bestehende Fragen in der Stammzellenforschung. Gleichzeitig betonen die Wissenschaftler, dass die vorliegende Studie nur der Beginn von weiterführenden Experimenten sei, um die Neubildung von Nervenzellen in all ihren Details zu verstehen. «Wir haben die Hoffnung, in Zukunft Stammzellen zur Reparatur des Gehirns nutzen zu können – zum Beispiel in Therapien für Erkrankungen wie kognitives Altern, Parkinson, Alzheimer oder bei Depressionen», fasst Jessberger zusammen.

Originalveröffentlichung:

Gregor-Alexander Pilz, Sara Bottes, Marion Betizeau, David J. Jörg, Stefano Carta, Benjamin D. Simons, Fritjof Helmchen, Sebastian Jessberger; "Live imaging of neurogenesis in the adult mouse hippocampus"; Science; 9 February 2018.

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