Es klingt wie der Phantasie von Hollywood-Autoren entsprungen: US-Forscher haben Mäuse erschaffen, deren Gehirne zu einem Teil aus menschlichen Hirnzellen bestehen und die dadurch zu überlegenen geistigen Leistungen fähig sind. Sie lernen schneller und finden ihren Weg besser durch ein Labyrinth. Bei dem transplantierten Gewebe handelt es sich allerdings nicht um Nervenzellen, sondern um sogenannte Sternzellen. Sie umgeben die Neuronen und unterstützen sie bei ihrer Funktion. Es wurde bereits vermutet, dass die hochentwickelten Sternzellen des Menschen eine wichtige Rolle bei der Leistungsfähigkeit unseres Gehirns spielen. Die Experimente der Forscher um Steve Goldman vom University of Rochester Medical Center untermauern diese These nun experimentell.
Sternzellen sind eine spezielle Form der sogenannten Gliazellen, die ein Stützgerüst um Nerven bilden. Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass den im Fachjargon Astrozyten genannten Sternzellen eine besondere Rolle zukommt: Sie beeinflussen die Signalübertragung in den Neuronen sie sind also aktiv an der Funktion des Nervengewebes beteiligt. Säugetiere besitzen besonders viele Sternzellen, doch diejenigen des Menschen sind ungewöhnlich: Sie sind größer, komplexer strukturiert und zeigen intensivere Aktivität. Deshalb wurde bereits vermutet, dass sie Teil des Konzeptes sind, das dem menschlichen Gehirn seine überlegene Leistungsfähigkeit verleiht. In diesem Zusammenhang wollten die Forscher um Goldman nun folgende Frage beantworten: Was passiert, wenn man die Sternzellen im Gehirn von Mäusen durch menschliche ersetzt?
Hirnzellen von Maus und Mensch arbeiten zusammen und machen clever
Als Ausgangsmaterial für die Experimente nutzten die Wissenschaftler Vorgängerzellen von Gliazellen, die sich durch ein spezielles Labor-Verfahren aus menschlichen Hautzellen generieren lassen. Diese Mutter-Zellen pflanzten sie ins Gehirn von neugeborenen Mäusen einer speziellen Zuchtlinie ein, die keine Abstoßungsreaktionen gegenüber menschlichem Gewebe entwickeln. Bei diesen Versuchstieren bildete sich nun im Gehirn ein chimäres Gewebe: Mäuse-Nerven, die aber von menschlichen Sternzellen umgeben waren. Es entstand dadurch eine funktionsfähige Einheit, wie die Untersuchungen der Forscher zeigten. Die Astrozyten besaßen die gleichen Strukturen und Aktivitätsmuster, wie sie sie auch im Gehirn des Menschen aufweisen und konnten mit den Mäuse-Nerven zusammenarbeiten.
Um herauszufinden, ob diese Verbindung einen Effekt auf die Hirnleistungen der Mäuse hat, unterzogen die Forscher sie verschiedenen Tests. Die Nager sollten dabei ihre Lern- und Merkfähigkeiten unter Beweis stellen. Es zeigte sich: Die chimären Mäuse konnten besser den Weg durch ein Labyrinth erlernen und sich merken als Kontrolltiere ohne die menschlichen Sternzellen im Hirn. Gegenstände konnten sie sich ebenfalls effektiver einprägen und sie begriffen auch schneller und nachhaltiger, dass bestimmte Geräusche mit Reizen verknüpft sind. Unsere Ergebnisse legen damit nahe, dass der hochentwickelte Verstand des Menschen auch auf der Funktion seiner ungewöhnlichen Sternzellen beruht, resümiert Goldman.
Es gibt Hinweise, dass Störungen der Funktion von Gliazellen im Zusammenhang mit neuropsychiatrischen und neurologischen Erkrankungen stehen. Um diese Verbindung zu erforschen, wollen die Forscher nun bei weiteren Experimenten Mäusen Gliazell-Vorläuferzellen einsetzen, die von Patienten stammen, die an Schizophrenie oder der Erbkrankheit Chorea Huntington leiden. Die Eigenschaften der chimären Mäuse, die aus diesen Versuchen hervorgehen, könnten Einblicke in die Ursachen dieser Erkrankungen eröffnen, sagen die Wissenschaftler.
Steve Goldman (University of Rochester Medical Center) et al.: Cell Stem Cell , doi:10.1016/j.stem.2012.12.015 © wissenschaft.de – Martin Vieweg
