Tiroler Forscher:

Alternde Hirnzellen vergessen, wer sie sind

Querschnitt eines 90 Tage alten „Mini-Gehirns“ aus Stammzellen, der zeigt, dass solche Organoide altern können.

(Bild: Gabassi/Edenhofer)

Alternde Gehirnzellen vergessen teils, wer sie eigentlich sind. Das haben Forscher an der Universität Innsbruck herausgefunden, die „Mini-Gehirne“ – sogenannte Organoide aus menschlichen Stammzellen – in Laborschalen wachsen ließen und bei diesen künstlich Alterungsprozesse ausgelöst haben.

Daraufhin seien Markierungen auf dem Erbgut der Gehirnnervenzellen, die ihre Identität bestimmen, berichtet Frank Edenhofer von der Uni Innsbruck, der mit seinen Forscherkollegen damit erstmals zeigen konnte, dass Organoide altern können, in einer Aussendung des Wissenschaftsfonds (FWF).

Miniatur-Organoide aus Stammzellen sind hervorragende Versuchsmodelle für menschliche Organe wie Herz und Hirn, aber die Sache hatte gerade für die Altersforschung bisher einen Haken, sagte Edenhofer vom Institut für Molekularbiologie der Uni Innsbruck im Gespräch: „Es handelt sich dabei nämlich um ganz junges Gewebe, ähnlich wie bei einem Fötus.“ Es gäbe aber bekannte Erkrankungen aufgrund von genetischen Defekten, die frühzeitiges Altern auslösen, zum Beispiel beim Eiweißstoff Progerin.

Forscher brachten Mini-Gehirn zum „Rosten“
Die Forscher brachten nun die Vorlage (das Gen) für verändertes Progerin in die Hirn-Organoide ein und konnten daraufhin Alterungsprozesse bei ihnen beobachten. Wie in echten Menschengehirnen im fortgeschrittenen Alter lässt bei ihnen etwa die Aktivität der „Zellkraftwerke“ (Mitochondrien) nach und die Mini-Gehirne „rosten“ buchstäblich, sagte Edenhofer. Sauerstoff verursache in ihren Zellen genauso wie bei Eisen „oxidative Schäden“, die sich mit der Zeit häufen und die Funktion beeinträchtigen.

In dem Maß, wie die „Rostschäden“ am Erbgut zunahmen, erodierten dort die Zelltyp-prägenden „epigenetischen Marker“, so der Stammzellforscher: „Wir haben ein Gen gefunden, das sowohl für die Erbgut-Reparatur wichtig ist als auch für den Erhalt dieser epigenetischen Marker.“ Tests in den Mini-Gehirnen sollen nun zeigen, ob man damit das Altern der Denkorgane eventuell verzögern könnte.

Suche nach Neuro-Jungbrunnen
Der Forscher will auch prüfen, ob man Gehirnnervenzellen mit verschiedenen pharmakologischen Interventionen verjüngen kann. Es gibt eine Reihe von Stoffen, die dafür in Betracht kommen, zum Beispiel Spermidin, sagte er: „Wir können nun erstmals ihre Wirkungsweise in einem Modell analysieren und vielleicht neue Wirksubstanzen und Strategien entdecken.“

Mit den Mini-Hirnen wäre es möglich, die Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen wie M. Alzheimer oder M. Parkinson im Labor genauer zu untersuchen. Zusammen mit Luxemburger Kollegen haben die Innsbrucker Forscher deshalb Mini-Gehirne wachsen und altern lassen, bei denen die frühen Auswirkungen der Parkinson-Erkrankungen erkennbar sind.