Hautzellen in Gehirnzellen verwandeln: Ein Forschungsdurchbruch bei der Huntington-Krankheit?

Wissenschaftler können jetzt menschliche Hautzellen umprogrammieren, um funktionierende Zellen herzustellen, die „Medium Spiny Neuronen“ ähneln, dem Gehirnzelltyp, der im frühen Stadium der Huntington-Krankheit am stärksten betroffen ist. Wir sind noch weit davon entfernt, die Gehirnzellen ersetzen zu können, die bei der HD verloren gehen, aber diese Forschung ist ein wichtiger Schritt auf diesem Weg und ein großartiges Werkzeug, um die HD zu erforschen.

Medium Spiny – was ist das?

Das Medium Spiny Neuron ist ein Gehirnzelltyp, der im frühen Stadium der Huntington-Krankheit betroffen ist. Sie machen etwa 96 % des Striatums aus, einem Teil des Gehirns, der für die Bewegungskontrolle wichtig ist. Diese gesamte Region ist im frühen Verlauf der HD betroffen. Der Versuch, die bei der HD verlorenen Zellen zu ersetzen, ist ein Ziel vieler Forscher.

Wie stellt man also neue Neuronen her?

Im Jahr 2006 fanden japanische Forscher einen Weg heraus, die „Anweisungen“, denen eine Zelle folgt, zu ändern, damit sie ihren Zelltyp ändert. Davor dachte man, dass eine Zelle, sobald sie sich zu einem Neuron, einer Leber- oder Hautzelle entwickelt hat, diese Entscheidung nicht mehr ändern kann. Doch 2006 wurde es möglich, erwachsene Hautzellen in Stammzellen umzuwandeln, die dann dazu gebracht werden können, sich zu jedem beliebigen Zelltyp zu entwickeln.

Später umging eine Gruppe der Stanford University den Stammzellenschritt und wandelte Hautzellen direkt in Neuronen um. Das ist großartig, aber es gibt viele verschiedene Arten von Neuronen, und Forscher der Huntington-Krankheit würden gerne in der Lage sein, Medium Spiny Neuronen herzustellen.

Nun hat ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Andrew Yoo an der Washington University School of Medicine in St. Louis genau das getan, indem es menschliche Hautzellen umprogrammierte. Diese Arbeit wurde kürzlich in der passend benannten Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht.

Der übliche Ansatz für diese Art der Umprogrammierung besteht darin, die Zellen in einer Suppe von Chemikalien, den sogenannten Transkriptionsfaktoren, zu baden. Diese sagen den Zellen, welche Gene ein- und ausgeschaltet werden sollen, und überzeugen sie schließlich, sich in einen anderen Zelltyp zu verwandeln.

Yoos „Geheimzutat“ bestand darin, zwei Mikromoleküle RNA, einen chemischen Verwandten der DNA, zusammen mit den Transkriptionsfaktoren hinzuzufügen.

Es scheint, dass die Mikro-RNA in der Lage war, dicht gepackte DNA-Abschnitte zu öffnen, wodurch die Transkriptionsfaktoren Teile des genetischen Codes erreichen konnten, die eine Hautzelle normalerweise nicht benötigen würde. Die Mikro-RNA wirkte wie ein Wagenheber und ermöglichte den Zugang zu dem Bereich, der Aufmerksamkeit benötigt.

Das reichte aus, damit die Zellen anfingen, wie Medium Spiny Neuronen auszusehen und sich zu verhalten. Sie transplantierten sie dann in Mäusegehirne, und sechs Monate später verhielten sich diese umprogrammierten Neuronen ähnlich wie normale Medium Spiny Neuronen. Sie hatten sogar begonnen, sich auszubreiten und in andere Bereiche des Bewegungszentrums des Gehirns zu wachsen.

Ist das eine Behandlung für HD?

So aufregend es auch klingt, bisher hat diese Forschung das Problem der Huntington-Krankheit noch nicht direkt untersucht. Die Mäuse, die die umprogrammierten Zellen erhielten, waren lediglich normale, gesunde Mäuse, keine HD-Modellmäuse.

Als Nächstes müssen die Forscher also prüfen, ob diese umprogrammierten Neuronen bei HD-Mäusen genauso gut funktionieren werden und ob sie irgendeine Wirkung auf die Symptome bei diesen Tieren haben werden. Darüber hinaus wird es einen weiteren Riesenschritt erfordern, diese Methoden auf menschliche HD-Patienten anzuwenden.

Das Transplantieren neuer Zellen, um die bei einer Krankheit verlorenen zu ersetzen, wird als Zellersatztherapie bezeichnet. Das Tolle daran, die eigenen modifizierten Zellen eines Patienten für die Therapie verwenden zu können, ist, dass das Immunsystem des Körpers die Zellen nach der Transplantation nicht abstoßen wird, wie es bei Zellen von einer anderen Person der Fall wäre.

Da die HD-verursachende Mutation jedoch in jeder Zelle unseres Körpers, einschließlich unserer Hautzellen, gefunden wird, werden alle aus der Haut eines Patienten hergestellten Medium Spiny Neuronen die Mutation ebenfalls tragen. Was wir wirklich wollen, ist eine Quelle gesunder Zellen, die nicht anfällig für die schädlichen Auswirkungen der HD-Mutation sind.

Bevor diese Techniken also zu einer Zellersatztherapie führen könnten, müssen wir zuerst herausfinden, wie die HD-Mutation aus ihnen entfernt werden kann. Neue Technologien mit Namen wie „Genom-Editierung“, „Zinkfinger“ und „Crispr“ könnten dies in Zukunft ermöglichen, aber sie werden noch für diesen Einsatz feinabgestimmt. Es wird Jahre sorgfältiger Forschung dauern, bis diese Methoden bereit sind, am Menschen getestet zu werden.

Schließlich sind Medium Spiny Neuronen zwar wichtig, aber sie sind nicht die einzigen Gehirnzellen, die an der Huntington-Krankheit beteiligt sind. Idealerweise möchten wir alle verlorenen oder fehlerhaften Zelltypen ersetzen – jeder benötigt sein eigenes Rezept und eine detaillierte Studie, gefolgt von noch mehr Forschung, um die verschiedenen Zellen zur Zusammenarbeit zu bringen.

Wie sieht es jetzt aus?

Der Weg zu Behandlungen ist hier lang, aber die Forschung ist bereits im Gange, wobei mehrere Teams an diesen wichtigen Bereichen arbeiten.

Eine weitere gute Nachricht ist, dass diese Arbeit von Andrew Yoos Team für Forscher der Huntington-Krankheit sofort nutzbar sein wird. Diese neue Methode, Medium Spiny Neuronen von HD-Patienten zu züchten, wird uns helfen zu verstehen, warum diese Neuronen bei der HD so anfällig sind. Sie können auch sofort verwendet werden, um neue Medikamente für die HD zu testen, um uns bei der Entwicklung der besten Medikamente für Tests am Menschen zu unterstützen.

Mehr erfahren

• Originalartikel von Yoos Team in Neuron