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Mit reprogrammierten Zellen der Bewegungsstörung auf der Spur
Wie sich eine Krankheit entwickelt, das versuchen Wissenschaftler inzwischen in der Zellkulturschale nachzuvollziehen. Einen wichtigen Erfolg melden Forscher der Universität Bonn: Sie sind der Entstehung einer erblichen Bewegungsstörung auf die Spur gekommen, indem sie Hautzellen von Patienten zu funktionierenden Nervenzellen umwandelten und diese beobachteten. Die renommierte Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichte jetzt die Ergebnisse. Dr. Philipp Koch, einer der Erstautoren der Studie, dessen Forschung auch vom Kompetenznetzwerk Stammzellforschung NRW gefördert wird, erklärt das Vorgehen der Forscher.
„Wenn es darum geht, neurodegenerative Erkrankungen wie etwa Morbus Parkinson oder die Alzheimersche Erkrankung zu erforschen, sind wir häufig darauf angewiesen, mit artifiziellen Zell-Modellen zu arbeiten. Insbesondere Nervenzellen des menschlichen Gehirns stehen uns nur sehr begrenzt zur Verfügung.“, sagt Dr. Koch. „Wir können das Gehirn erst nach dem Tod des Patienten untersuchen. Und was wir dort sehen, ist das Endstadium einer Erkrankung, die sich über sehr viele Jahre entwickelt hat.“ In dieser Situation entschieden er und seine Kollegen rund um den Stammzellforscher Prof. Dr. Oliver Brüstle vom Institut für Rekonstruktive Neurobiologie der Universität Bonn sich dafür, durch eine Biopsie Hautzellen von Patienten zu entnehmen. Diese Hautzellen wurden reprogrammiert – also quasi wieder in den Urzustand zurückversetzt. Anschließend wandelten die Wissenschaftler diese so genannten induziert pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) in Nervenzellen um, um den Verlauf einer bestimmten Erkrankung zu beobachten. „Es handelt sich um die so genannte Machado-Joseph-Krankheit – eine der häufigsten angeborenen Bewegungsstörungen in Deutschland. Sie entwickelt sich langsam und führt meist dazu, dass Betroffene im Alter zwischen 30 und 40 Jahren peu à peu ihre Bewegungen nicht mehr kontrollieren und zum Beispiel immer unsicherer gehen können“, erklärt Koch, der seinen Doktortitel in Marburg im Bereich Tumorbiologie machte. Seit 2002 befasst er sich mit Neuropathologie und –biologie und seit drei Jahren intensiv mit der Erforschung der Machado-Joseph-Krankheit, für deren Behandlung es in Bonn ein Zentrum gibt.
Ausgelöst wird die Bewegungsstörung dadurch, dass eine Erbgut-Sequenz im so genannten MJD1-Gen die Eigenschaften des Proteins Ataxin-3 verändert. Dadurch verklumpt dieses Protein auf Dauer, und schädigt die Nervenzellen im Gehirn. Weshalb diese Erkrankung nur Nervenzellen betrifft und wie die Proteinverklumpung in menschlichen Zellen ausgelöst wird, das war bisher nur ansatzweise bekannt. „Wir haben uns in der Zellschale angeschaut, welche Mechanismen dazu führen, dass die Zellen beeinträchtigt werden“, sagt Dr. Koch. „Dabei hat sich herausgestellt, dass die elektrische Erregung der Nervenzellen zur Aktivierung von Proteasen führt, welche das Ataxin-3 Protein zerschneiden. Dieser Vorgang führt dann zur Bildung der Proteinaggregate und auf diese Weise wird der Krankheitsprozess vorangetrieben.“ So erklärt sich aus Sicht der Forscher, weshalb ausschließlich Nervenzellen betroffen sind. „Die Studie verdeutlicht, welches Potenzial humane Stammzellen für die neurologische Krankheitsforschung haben“, sagt Prof. Dr. Thomas Klockgether, Direktor der Klinik und Poliklinik für Neurologie, dessen Team für die Studie eng mit den Wissenschaftlern im Team von Prof. Brüstle und Dr. Koch zusammengearbeitet haben. „In einem nächsten Schritt geht es nun darum, dass wir uns aus der Grundlagenforschung in Richtung Anwendung bewegen“, sagt Dr. Philipp Koch. „Dafür werden wir auf pharmakologischem Wege erforschen, welche Substanzen einen Einfluss auf den Prozess der Zellveränderung haben – um diesen auf lange Sicht möglichst stoppen zu können.“