Neue Einsichten in der Stammzellforschung

Geringe Teilungshäufigkeit von Stammzellen im Gehirn

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.

Zeitliche Entwicklung von der Stammzelle (in grün) über ihre Tochterzellen (je nach Entwicklung gelb und orange) zu den neuen Nervenzellen (rot) im Laufe von zwei Monaten (Bild: UZH)

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 neu-gebildeter Nervenzellen im Alter dramatisch verringert.

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"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.

Andere an der Studie beteiligte Wissenschaftler waren Marion Betizeau und Stefano Carta vom Institut für Hirnforschung der UZH.

Förderung des Projekts 
Die Forschungsarbeit wurde unterstützt vom European Research Council, dem Schweizerischen Nationalfonds, der Dr. Eric Slack-Gyr Stiftung, der European Molecular Biology Organization, dem Wellcome Trust, und dem Zentrum für Neurowissenschaften Zürich.

Literatur:
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. DOI: 10.1126/science.aao5056. 

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