Hirnforschung

Die Landkarte der Stammzellen

Stammzellen besitzen die Fähigkeit, sich in verschiedene spezialisierte Zellen umzuwandeln. Solche Zellen existieren auch im Gehirn von erwachsenen Säugern. Diese Entdeckung hat viele Hoffnungen geweckt. Forscher der Universität Zürich haben die Stammzellsituation im Gehirn von Krallenaffen und Mäusen verglichen.

Susanne Haller-Brem

Der Molekularbiologe und die Neuroanatomin ergänzen sich in ihrer Arbeit perfekt. Olivier Raineteau und Irmgard Amrein.  (Bild: Susanne Haller-Brem)

Das Gehirn von Mäusen besitzt auch im Erwachsenenalter unterschiedliche Populationen von neuronalen Stammzellen, aus denen sich lebenslang neue Nervenzellen entwickeln können. Dies konnten in den letzten Jahren verschiedene Forschungsgruppen zeigen, unter anderem jene um Olivier Raineteau,  Forschungsgruppenleiter am Institut für Hirnforschung, und Irmgard Amrein, Assistentin am Anatomischen Institut der Universität Zürich. Der Molekularbiologe und die Neuroanatomin ergänzen sich in ihrer Arbeit perfekt.

«Er hat hochspezifische Marker als Werkzeuge, um die verschiedenen Populationen von neuronalen Stammzellen zu identifizieren», erzählt Amrein. «Und sie bringt das notwendige anatomische Wissen ein», fügt Raineteau hinzu.

In ihrer neusten Arbeit, die im April 2012 in der Fachzeitschrift «Cerebral Cortex» veröffentlicht worden ist, analysierten die beiden mit ihren Teams die Stammzellsituation im Gehirn von Krallenaffen und verglichen sie mit derjenigen bei Nagern. 

Bleibende Identität

Als erstes erstellten sie eine dreidimensionale Karte des Gehirns, die zeigt, wo die verschiedenen Populationen von neuronalen Stammzellen zu finden sind. So lassen sich die Populationen charakterisieren, und ihre Fähigkeit zur Erneuerung von Hirngewebe wird abschätzbar.

Neuronale Stammzellen kommen hauptsächlich in der Wand des so genannten Lateralventrikels vor, einem mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum des Gehirns. «Je nachdem, wo die Zellen in der Ventrikelwand entstehen, besitzen sie eine bestimmte Identität, die sie während der gemeinsamen Wanderung beibehalten. Am Zielort angekommen, ordnen sich die Zellen wieder nach ihrer Identität und bilden an unterschiedlichen Orten unterschiedliche Nervenzellen», erklärt Raineteau.

Die dreidimensionalen Karten zeigen auch, wie schwierig es ist, die Stammzellen überhaupt aufzuspüren. Der Lateralventrikel im Krallenaffen ist rund acht Millimeter lang, 80 Prozent der neuronalen Stammzellen befinden sich aber innerhalb von zwei Millimetern. Man kann sich gut vorstellen, dass man bei einer falschen Schnitttechnik die Stammzellen leicht «verpassen» kann.

Anatomischer Schnitt durch die Hirnhälfte eines Krallenaffen (links). In der Wand des Lateralventrikels existieren noch neuronale Stammzellen (Bild rechts, rot), aus denen sich neue Nervenzellen bilden können. (Bild: zVg)

Viel weniger Stammzellen beim Primaten

Gemäss Raineteau unterscheiden sich die Resultate beim Krallenaffen auffallend von der Situation in der Maus. So kommen gewisse Stammzellpopulationen schon beim neugeborenen Primaten im Lateralventrikel nur sehr spärlich vor und fehlen im Erwachsenenalter vollständig.

Dafür sind sie im so genannten Hippocampus zu finden – in jener Region, die für das Gedächtnis und das Orientierungsvermögen eine Rolle spielt. «Im Primatenmodell fanden wir eine viel kleinere Zahl an neuronalen Stammzellen als bei Mäusen, und auch die Vielfalt der Stammzellen ist deutlich geringer», bilanziert Raineteau.

Inaktive Stammzellen beim Menschen

Wie die Situation bei anderen Primaten aussieht, muss die weitere Forschung zeigen. Auch beim Menschen sind in den letzten Jahren im Gehirn von Erwachsenen neuronale Stammzellen gefunden worden – allerdings ebenfalls in viel geringerer Zahl als im Gehirn von Nagern. Zudem scheinen die menschlichen neuronalen Stammzellen kaum aktiv zu sein.

«Momentan widmet sich die Stammzellforschung noch den Grundlagen», diese Feststellung ist Raineteau und Amrein wichtig. Spekulationen darüber, beschädigtes Hirngewebe dereinst mit Stammzellen heilen zu können, erachten sie zum jetzigen Zeitpunkt als verfrüht. Ein besseres Verständnis für die Vielfalt der Stammzellpopulationen in verschiedenen Lebewesen sei aber ein wichtiger Schritt in diese Richtung.

Susanne Haller-Brem ist freischaffende Journalistin.

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