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News: Hirn aus Mark

Stammzellen gelten als universelle Alleskönner. Ihr gesamtes genetisches Programm ist noch abrufbar, sodass sie sich zu ausdifferenzierten Zelltypen entwickeln können. Eine wichtige Quelle dieser 'Urzellen' liegt im Knochenmark, das die Blutzellen produziert. Jetzt entdeckten Wissenschaftler, dass isolierte Knochenmarkszellen selbstständig zum Gehirn wandern und sich dort in Nervenzellen umwandeln - und zwar selbst dann, wenn die Zellen aus einen ausgewachsenen Organismus stammen.
Unser Körper ist eine ewige Baustelle. Ständig werden alte Zellen ausgesondert und durch neue ersetzt. So zirkulieren die roten Blutkörperchen, die Erythrocyten, nur etwa drei bis vier Monate im Blut. Die Produktionsstätte neuer Blutzellen befindet sich im roten Knochenmark, insbesondere von Rippen, Wirbeln, Brustbein und Hüfte. Die hier liegenden pluripotenten Stammzellen haben sich bereits im frühen Embryo entwickelt und differenzieren sich im Laufe des ganzen Lebens zu Erythrocyten, Leukocyten oder Thrombocyten.

Die Stammzellen des Knochenmarks haben jedoch nicht nur die verschiedenen Blutzelltypen in ihrem Programm. Verpflanzt man sie ins Gehirn, dann "vergessen" sie ihren alten Auftrag, wandern stattdessen umher und entwickeln sich schließlich zu funktionsfähigen Nervenzellen. Zwei neue Untersuchungen zeigen jetzt, dass dieses Wanderverhalten noch ausgeprägter ist, als bisher angenommen.

Eva Mezey und ihre Kollegen vom National Institute of Neurological Disorders and Stroke in Bethesda injizierten Knochenmarkszellen von normalen männlichen Mäusen in das Bauchfell (Peritoneum) neugeborener Weibchen. Die Empfänger waren so genannte PU.1-Knockout-Mäuse, denen die Gene für die Produktion weißer Blutkörperchen fehlen. Um zu überleben, brauchen diese Tiere innerhalb von 48 Stunden nach ihrer Geburt eine Knochenmarksspende. Die Forscher wollten das weitere Schicksal der injizierten Zellen verfolgen und mussten daher die Stammzellen auf irgend eine Weise markieren. Sie nutzen dafür das Y-Chromosom der männlichen Spender, das einen fluoreszierenden Marker trug. Vier Monate nach der Transplantation fanden die Wissenschaftler die fluoreszierenden Zellen in verschiedenen Regionen des Gehirns – und zwar im Cortex, im Hypothalamus und im Striatum (Science vom 1. Dezember 2000).

Einen ähnlichen Ansatz verfolgten Helen Blau und ihre Mitarbeiter vom Department of Molecular Pharmacology der Stanford University. Sie bestrahlten normale ausgewachsene Mäuse, um deren Knochenmark zu zerstören, und injizierten in die Schwanzvene isolierte Knochenmarksstammzellen von gesunden ausgewachsenen Tieren. Als Marker produzierten die fremden Knochenmarkszellen ein grün fluoreszierendes Protein. Auch hier begaben sich die Stammzellen auf Wanderschaft und erreichten schließlich neben dem Cortex, dem Hippocampus und dem Kleinhirn vor allem den Riechkolben des Gehirns (Science vom 1. Dezember 2000).

In beiden Fällen gelangten die Stammzellen nicht nur an ihr Ziel, sondern entwickelten sich auch zu funktionsfähigen Nervenzellen und integrierten sich in das vorhandene Gewebe. Insbesondere die Tatsache, dass die Knochenmarkszellen auch von ausgewachsenen Tiere verwandlungsfähig bleiben, stimmt die Wissenschaftler optimistisch. "Wir waren wirklich begeistert", erzählt Helen Blau, "mit fötalen Zellen können Sie ein solches Ergebnis erwarten, aber mit adulten Zellen ist es wirklich verblüffend."

Die Forscher hoffen jetzt, durch Knochenmarkszellen Hirnschädigungen heilen zu können. "Ich glaube, das ist ein sehr vielversprechender Anfang", meint Eva Mezey, "und wird Menschen mit bisher unheilbaren Krankheiten helfen." Ihre Kollegin Blau geht noch weiter: "Wir können die Zellen genetisch verändern, sodass sie ein Produkt bilden, das für die Behandlung von Krankheiten, wie der Parkinson'schen oder der Huntington'schen, hilfreich sein wird."

Was die Knochenmarkszellen veranlasst, sich auf die Reise zum Gehirn zu begeben, ist den Wissenschaftlern jedoch rätselhaft. "Vielleicht finden diese Wanderungen ständig auf niedrigem Niveau statt", spekuliert Blau, "aber das reicht nicht, um Degenerationen nach einer Krankheit oder Verletzungen nach einem Schlag oder Trauma zu beheben. Wir müssen mehr lernen, um diese Möglichkeiten zu nutzen."

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