Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen zu Nervenzellen

Bereits 2012 war es einem Forscherteam gelungen, im Gehirn vorkommende Bindegewebszellen in Nervenzellen umzuprogrammieren. Welche Zwischenstadien die sog. Perizyten dabei durchlaufen und wie wichtig diese für den Reprogrammierungserfolg sind, war allerdings bislang völlig unklar.

Perizyten regulieren im Gehirn die Weite kleiner Blutgefäße und beteiligen sich an der Bluthirnschranke sowie der Wundheilung. Wissenschaftler der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz konnten jetzt zeigen, dass das gezielte Einschleusen zweier Transkriptionsfaktoren, Ascl1 und Sox2, bewirkt, dass Perizyten Form und Funktion von Nervenzellen annehmen. Diese beiden eingeschleusten Transkriptionsfaktoren leiten bei den Perizyten die Umwandlung in Nervenzellen ein.

Bisher war unklar, ob die Zellen während der Umwandlung abgrenzbare Zwischenstadien durchlaufen und wie wichtig diese für den Reprogrammierungserfolg sind. Mittels Analyse der Genaktivität auf Einzelzell-Niveau gelang es den Forscherinnen und Forschern, den Entwicklungsverlauf des Reprogrammierungsprogramms auf molekularer Ebene nachzuvollziehen. Die Mainzer Wissenschaftler und ihre Kooperationspartner in Sachsen und Bayern fanden heraus, dass die Zellen während der Umwandlung von Perizyt zu Neuron ein stammzellartiges Stadium durchlaufen müssen. Innerhalb des stammzellartigen Stadiums sind wichtige Signalwege entweder unterdrückt oder aktiviert. Durch die Manipulation dieser Signalwege konnten die Wissenschaftler die Reprogrammierung in Neurone unterdrücken bzw. steigern. Einerseits stellt das einen wichtigen Beleg für die funktionelle Bedeutung dieses Stadiums dar. Andererseits gibt es neue Möglichkeiten an die Hand, den Reprogrammierungserfolg zu steigern. Außerdem konnte beobachtet werden, dass sich die Zellen nach dem Durchlaufen des stammzellartigen Stadiums in 2 Klassen von Neuronen differenzieren: sowohl erregende als auch hemmende Neurone. Die Forscher erhoffen sich daher, dass sie die Reprogrammierung in spezifische neuronale Subtypen in Zukunft noch gezielter durchführen können. Auf Grundlage der neuen Erkenntnisse ist potentiell vorstellbar, dass sich in Zukunft die direkte Reprogrammierung von nicht-neuronalen Zellen in Neurone für die Regeneration von erkranktem Gehirngewebe nutzen lässt.

Nach einer Mitteilung der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz