Verliert unser Gehirn Nervenzellen, kann es diesen Verlust selbst kaum

kompensieren. Wissenschaftler und Ärzte hoffen daher, mit transplantierten

Nervenzellen Schäden durch Verletzungen oder Krankheiten auszugleichen.

Inwieweit sich die neuen Zellen in ein bestehendes Nervennetzwerk

integrieren und dessen Aufgaben übernehmen können, ist jedoch unklar. Nun

zeigen Wissenschaftler der Ludwig-Maximilians-Universität München, des

Max-Planck-Instituts für Neurobiologie und des Helmholtz Zentrums München

in Mäusen, dass transplantierte embryonale Nervenzellen zu gleichwertigen

Mitgliedern eines bestehenden Nervennetzwerks heranwachsen und die

Aufgaben ihrer neuen Position vollständig übernehmen.
Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson, aber auch ein

Schlaganfall oder bestimmte Verletzungen, führen zum Verlust von

Nervenzellen. Da das Säugetiergehirn verlorene Nervenzellen nur in

einzelnen, kleinen Bereichen selbst ersetzen kann, ist der Zellverlust in

der Regel permanent. Die Transplantation junger Nervenzellen in ein

betroffenes Nervennetzwerk, zum Beispiel bei Patienten mit der Parkinson-

Krankheit, lassen auf die Möglichkeit einer medizinischen Verbesserung der

klinischen Symptome hoffen. Ob die in bisherigen Studien transplantierten

Zellen jedoch helfen, vorhandene Lücken zu überbrücken, oder ob sie

tatsächlich die Aufgaben der verlorenen Zellen übernehmen, blieb

unbekannt.
In einer gemeinsamen Studie, die vom Sonderforschungsbereich 870 der

Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt wurde, haben Wissenschaftler

des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie, der Ludwig-Maximilians-

Universität München und des Helmholtz Zentrums München nun die funktionale

Integration transplantierter Nervenzellen in der Sehrinde der Maus

untersucht. „Dieser Hirnbereich war optimal für unsere Untersuchungen“,

erklärt Magdalena Götz, die sich die Leitung der Studie mit Mark Hübener

teilt. Der fügt hinzu: „Mittlerweile kennen wir die Verknüpfungen und

Funktionen dieser Nervenzellen so gut, dass wir einschätzen konnten, ob

die neuen Nervenzellen echte Aufgaben im Netzwerk übernehmen.“ Im Versuch

transplantierten die Forscher embryonale Nervenzellen der Großhirnrinde in

läsionierte Sehrindennetzwerke erwachsener Mäuse. Im Verlauf der folgenden

Wochen und Monate beobachteten die Neurobiologen dann unter dem Zwei-

Photonen-Mikroskop, wie sich die unreifen Nervenzellen zu den sogenannten

Pyramidenzellen ausdifferenzierten, die in den beschädigten Bereich

gehören. „Allein zu sehen, dass die Zellen überleben und sich

weiterentwickeln, war schon eine aufregende Beobachtung“, berichtet Mark

Hübener, der zusammen mit Tobias Bonhoeffer am Max-Planck-Institut für

Neurobiologie den Aufbau und die Funktion der Sehrinde entziffert. „Doch

richtig spannend wurde es, als wir die Signale der neuen Zellen näher

unter die Lupe genommen haben.“ In ihrer gemeinsamen Studie konnten die

Wissenschaftlerinnen Susanne Falkner und Sofia Grade zeigen, dass die

neuen Zellen sich genauso wie die Nervenzellen dieser Region verknüpfen

und auf Sehreize antworteten.
Zum ersten Mal konnten auch die Verbindungen der transplantierten

Nervenzellen im Gehirn untersucht werden. Erstaunlicherweise verknüpfen

sich die Pyramidenzellen, die aus den transplantierten Jungzellen

entstanden waren, mit exakt den richtigen Nervenzellen im gesamten

Netzwerk des Gehirns. So erhielten sie die gleichen Informationen wie die

ausgefallenen, ursprünglichen Zellen des Nervennetzwerks und konnten diese

entsprechend verarbeiten. Auch die nachgeschalteten Nervenzellen

entsprachen denen der untergegangenen Zellen. „Die fremden Nervenzellen

haben somit mit hoher Genauigkeit eine Lücke in einem neuronalen Netzwerk

geschlossen, das unter natürlichen Umständen niemals neue Nervenzellen

integrieren würde“, schwärmt Magdalena Götz, die mit ihren Teams am

Helmholtz Zentrum und der Ludwig-Maximilians-Universität untersucht, wie

verlorene Nervenzellen wieder ersetzt werden können. Die neue Studie zeigt

nun, dass mit Hilfe fremder Zellen auch das erwachsene Säugetiergehirn

seine Regenerationsfähigkeit behält und so funktionale Lücken in einem

bestehenden Netzwerk schließen kann.
ORIGINALVERÖFFENTLICHUNG
Susanne Falkner*, Sofia Grade*, Leda Dimou, Karl-Klaus Conzelmann, Tobias

Bonhoeffer, Magdalena Götz**, Mark Hübener**

Transplanted embryonic neurons integrate into adult neocortical circuits

Nature, online am 26. Oktober 2016

*gemeinsame Erstautoren; **gemeinsame Studienleiter
KONTAKT
Dr. Stefanie Merker

Max-Planck-Institut für Neurobiologie

Öffentlichkeitsarbeit

Tel.: 089 – 8578 3514

Email: merker@neuro.mpg.de
Prof. Dr. Mark Hübener & Prof. Dr. Tobias Bonhoeffer

Max-Planck-Institut für Neurobiologie

Abteilung „Synapsen – Schaltkreise – Plastizität“

Email: mark@neuro.mpg.de
Prof. Dr. Magdalena Götz

Biomedizinisches Centrum der Ludwig-Maximilians-Universität und Institut

für Stammzellforschung am Helmholtz Zentrum München

Quelle: IDW