Wissenschaftler regenerieren Neuronen, die bei Mäusen nach einer Lähmung durch eine Rückenmarksverletzung das Gehen wiederherstellen.

23. September 2023

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von der University of California, Los Angeles

In einer neuen Studie an Mäusen haben ein Team von Forschern der UCLA, des Eidgenössischen Technologieinstituts der Schweiz und der Harvard University eine entscheidende Komponente für die Wiederherstellung der funktionellen Aktivität nach einer Rückenmarksverletzung entdeckt. Die Neurowissenschaftler haben gezeigt, dass das Wiederwachsen bestimmter Neuronen in ihre natürlichen Zielregionen zu Genesung führte, während zufälliges Nachwachsen nicht wirksam war.

In einer 2018 in Nature veröffentlichten Studie identifizierte das Team einen Behandlungsansatz, der die Axone, die winzigen Fasern, die Nervenzellen verbinden und ihnen ermöglichen, zu kommunizieren, zur Regeneration nach einer Rückenmarksverletzung bei Nagetieren anregt. Aber auch wenn dieser Ansatz zu einer erfolgreichen Regeneration der Axone bei schweren Rückenmarksverletzungen führte, war es eine große Herausforderung, eine funktionelle Erholung zu erreichen.

In einer neuen Studie, die in Science veröffentlicht wurde, wollte das Team herausfinden, ob die direkte Regeneration von Axonen aus bestimmten neuronalen Unterp Populationen in ihre natürlichen Zielregionen zu einer sinnvollen funktionellen Wiederherstellung nach einer Rückenmarksverletzung bei Mäusen führen könnte. Hierzu verwendeten sie zunächst eine fortschrittliche genetische Analyse, um Nervenzellgruppen zu identifizieren, die eine Verbesserung des Gehens nach einer partiellen Rückenmarksverletzung ermöglichen.

Die Forscher fanden dann heraus, dass allein das Nachwachsen von Axonen aus diesen Nervenzellen über die Rückenmarksverletzung hinweg ohne spezifische Führung keinen Einfluss auf die funktionelle Erholung hatte. Wenn jedoch die Strategie optimiert wurde und chemische Signale verwendet wurden, um das Nachwachsen dieser Axone in ihre natürliche Zielregion im Lendenwirbelbereich des Rückenmarks zu lenken, wurden bedeutende Verbesserungen der Gehfähigkeit in einem Mausmodell mit vollständiger Rückenmarksverletzung beobachtet. Gesamte Rückenmarkvisualisierung der regenerierenden Projektionen vom unteren Brustwirbelsäulenkot, die zu Bewegungzentren führen. Credit: EPFL / .Neurorestore

'Unsere Studie liefert entscheidende Einblicke in die Feinheiten der Axonregeneration und die Anforderungen für eine funktionelle Erholung nach Rückenmarksverletzungen', sagte Michael Sofroniew, MD, Ph.D., Professor für Neurobiologie an der David Geffen School of Medicine an der UCLA und einer der leitenden Autoren der neuen Studie. 'Sie betont die Notwendigkeit, nicht nur Axone über Verletzungen hinweg nachwachsen zu lassen, sondern sie aktiv zu ihrer natürlichen Zielregion zu lenken, um eine sinnvolle neurologische Restauration zu erreichen.'

Die Autoren sagen, dass das Verständnis davon, wie die Projektionen bestimmter neuronalen Unterpopulationen zu ihren natürlichen Zielregionen wiederhergestellt werden können, vielversprechend für die Entwicklung von Therapien zur Wiederherstellung neurologischer Funktionen bei größeren Tieren und Menschen ist. Die Forscher erkennen jedoch auch die Komplexität der Regeneration über größere Entfernungen bei Nicht-Nagetieren an, was Strategien mit komplexen räumlichen und zeitlichen Merkmalen erfordert.

Trotzdem kommen sie zu dem Schluss, dass die Anwendung der Prinzipien, die in ihrer Arbeit dargelegt werden, 'den Rahmen für eine sinnvolle Reparatur des verletzten Rückenmarks schaffen und die Reparatur nach anderen Formen von Verletzungen und Erkrankungen des zentralen Nervensystems beschleunigen wird.'

Bereitgestellt von: University of California, Los Angeles