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Medizin: Alzheimerforschung in der Petrischale

Erstmals haben Forscher an Hirnzellen ein Modell zur Entstehung der Alzheimererkrankung nachverfolgt.
Tau-Moleküle

Um Medikamente gegen die Alzheimerdemenz zu entwickeln, fahnden Wissenschaftler seit Jahrzehnten nach den molekularen Auslösern für die Degeneration von Hirnzellen. Zwei Proteine fielen ihnen besonders auf: Beta-Amyloid und Tau. Beide Moleküle entdeckten sie in Form von Ablagerungen in den Gehirnen Betroffener. Inwiefern diese aber tatsächlich für das Absterben der Neurone verantwortlich sind, ist nicht geklärt. Klumpen aus Beta-Amyloid-Molekülen (so genannte amyloide Plaques) stören die Kommunikation zwischen Neuronen und könnten schließlich für deren Absterben sorgen. Die Bildung von amyloiden Plaques korreliert jedoch nicht immer mit dem Verlust von Gehirnzellen. Deshalb werden auch neurofibrilläre Faserbündel (Tangles) aus Tau-Proteinen verdächtigt, für die fatalen Abläufe verantwortlich zu sein. Heutzutage vermuten viele Wissenschaftler, dass die beiden Moleküle erst im Zusammenspiel ihre tödliche Wirkung entfalten: Amyloide Plaques könnten die Anlagerung von Bündeln aus Tau-Proteinen ermöglichen und dadurch Neurone schädigen. Wissenschaftler um den Neurologen Rudolph Tanzi vom General Hospital in Charlestown (Massachusetts) haben nun ein Labormodell entwickelt, in dem sie diese Abfolge tatsächlich nachweisen konnten.

Bis dato sind alle Versuche gescheitert, die beiden pathologischen Ereignisse miteinander zu verknüpfen: Mäuse mit bestimmten Genvarianten, die beim Menschen die erbliche Form der Alzheimerkrankheit verursachen, entwickelten amyloide Plaques und zeigten Gedächtnisstörungen. Tangles aus Tau-Proteinen konnten Forscher bei ihnen allerdings nicht finden. In anderen Tiermodellen wiederum entdeckten sie zwar Tau-Faserbündel, aber keine amyloiden Plaques. Studien an menschlichen Zellkulturen waren nicht aufschlussreicher: Kultivierte Nervenzellen von Alzheimerpatienten bildeten zwar sowohl toxisches Beta-Amyloid als auch stark phosphorylierte Tau-Proteine. Beides sind Vorstufen von amyloiden Plaques beziehungsweise von Tau-Bündeln. Doch diese selbst ließen sich in den Zellkulturen nicht nachweisen.

Mit Hilfe eines Virus schleuste das Team von Tanzi mutierte Versionen der beiden Gene, die für die erbliche Form der Alzheimerkrankheit verantwortlich sind, in menschliche neuronale Stammzellen ein. Bei dem einen Gen handelte es sich um den Bauplan für das Amyloid-Vorläuferprotein, aus dem das Amyloid-Molekül durch Spaltung entsteht. Das andere kodiert für das Molekül Präsenilin, das wiederum an der Synthese des Vorläuferproteins beteiligt ist. …

Februar 2015

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Februar 2015

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  • Quelle

Choi, S. H. et al.: A Three-Dimensional Human Neural Cell Culture Model of Alzheimer's Disease. In: Nature 515, S. 274 - 278, 2014