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Vom Schicksal der Gehirnstammzellen
Max-Planck-Forscher beschreiben erstmals dynamische Aktivitätsänderungen zahlreicher Gene während der Differenzierung neuraler Vorläuferzellen
In bestimmten Gehirnregionen erwachsener Säugetiere finden sich Stammzellen, die
sich zeitlebens zu neuen Nervenzellen entwickeln können. Die molekularen
Mechanismen, welche für die Erhaltung eines unreifen Vorläuferzellstadiums im
erwachsenen (adulten) Organismus und den Übergang unreifer in spezialisierte
Zellen sorgen, sind weitgehend unverstanden. Wissenschaftlern des
Max-Planck-Instituts für Öffentlichkeitsarbeit molekulare Genetik in Berlin ist
es jetzt gelungen, Gene zu identifizieren, deren Aktivität sich im Verlauf
dieses Differenzierungsprozesses ändert. In Vorläuferzellen aus der
Subventrikularzone des Mäusehirns haben sie mithilfe von DNA-Microarrays die
Aktivität tausender Gene zu verschiedenen Zeitpunkten der Differenzierung
bestimmt. Dabei fandensie neue Kandidatengene, die wahrscheinlich bei der
Erhaltung, Differenzierung und Wanderung der Zellen eine Rolle spielen. Ihre
Ergebnisse wurden gerade in der aktuellen Ausgabe der renommierten
Fachzeitschrift "The Journal of Neuroscience" veröffentlicht (Journal of
Neuroscience, 30. Juni 2004).
Ulrike Nuber und ihre Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik
in Berlin beschäftigen sich mit den verschiedenen Entwicklungsstufen bzw.
Zuständen, die adulte Stammzellen annehmen können. Die so genannte
Differenzierung betrifft auch Stammzellen im Gehirn. Ihre zellulären Zustände
werden durch die spezifische Aktivität tausender Gene bestimmt. Um grundlegende
Mechanismen bei der Differenzierung adulter Stammzellen zu verstehen, haben die
Wissenschaftler die Genaktivitäten verschiedener Stammzellzustände von der
undifferenzierten Vorläuferzelle (Ausgangszustand) bis hin zur differenzierten
Zelle (Endzustand) untersucht.
Die beteiligten Gene wurden nach funktionellen Gesichtspunkten gruppiert und
biologischen Vorgängen zugeordnet, wie der Differenzierung selbst, Änderungen
des Zellzyklus, der Zellstruktur oder dem Zellzusammenhalt. In Vorläuferzellen
aktive Gene, deren Aktivität im Verlauf der Differenzierung sinkt, sind
wahrscheinlich für den unreifen Zustand der Zellen wichtig. Sie kodieren
beispielsweise für Wachstumsfaktoren oder Proteine des Extrazellularraums. Deren
Bildung weist darauf hin, dass sich die Vorläuferzellen selbst eine Umgebung im
Gehirn schaffen, in der sie und aus ihnen hervorgehende Zellen existieren
können. Durch Wachstumsfaktoren können sie auch mit benachbarten Zellen
kommunizieren. Andere Gene wiederum spielen wahrscheinlich eine Rolle bei der
Wanderung von sich differenzierenden Zellen.
Abbildung:
In Kultur gehaltene neurale Vorläuferzellen, die sich zu Gliazellen (grüne Färbung) und Nervenzellen (rote Färbung) differenzieren. Blaue Färbung: Zellkerne.
Die Genexpressionsdaten liefern wichtige Grundlagen für künftige Studien, mit
denen die Wissenschaftler die Entstehung neuer Nervenzellen im adulten Gehirn
aufklären wollen. Vom besseren Verständnis dieses Prozesses erhoffen sich
Forscher neue Therapieansätze für degenerative Erkrankungen und Verletzungen des
zentralen Nervensystems.
Weitere Informationen:
Originalveröffentlichung:
Ulf Gurok, Christine Steinhoff, Bettina Lipkowitz, H.-Hilger Ropers, Constance Scharff, and Ulrike A. Nuber
Gene Expression Changes in the Course of Neural Progenitor Cell Differentiation
J. Neurosci. 2004 24: 5982-6002, 30 June 2004
Weitere Informationen erhalten Sie von:
Dr. Ulrike Nuber
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Tel.: 030 8413-1243
Fax: 030 8413-1383
E-Mail: nuber@molgen.mpg.de
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