Neue Methode zur Herstellung von Neuronen könnte zur Behandlung von Parkinson führen

Eine neue Methode zur Synthese von Dopamin-produzierenden Neuronen, der vorherrschenden Art von Gehirnzellen, die bei Parkinson zerstört werden, bietet Hoffnung auf die Entwicklung von Zellersatztherapien, die den Schaden umkehren.

Das Gehirn erneuern: Menschliche dopaminproduzierende Zellen (rot und grün markiert) überleben und funktionieren, wenn sie in das Gehirn von Ratten mit Hirnschäden, die der Parkinson-Krankheit ähneln, transplantiert werden.

Das Verfahren bietet einen effizienten Weg, funktionelle Zellen herzustellen. Bei der Transplantation in Mäuse und Ratten mit Hirnschäden und Bewegungsproblemen ähnlich der Parkinson-Krankheit integrierten sich die Zellen in das Gehirn und funktionierten normal, wodurch die motorischen Probleme der Tiere umgekehrt wurden.



Das Ergebnis bringt die Forscher der Erprobung einer aus Stammzellen gewonnenen Therapie bei Patienten mit dieser Erkrankung einen Schritt näher. Wir haben endlich eine Zelle, die zu überleben und zu funktionieren scheint, und eine Zellquelle, die wir leicht vergrößern können, sagt Lorenz Studer , ein Forscher am Sloan Kettering Institute und leitender Autor der neuen Studie. Das stimmt uns optimistisch, dass dies in Zukunft potenziell bei Patienten eingesetzt werden könnte.

Die Forschung beleuchtet auch die Herausforderungen bei der Erzeugung von Zellen für die Gewebeersatztherapie und zeigt, dass feine Unterschiede in der Art und Weise, wie die Zellen hergestellt werden, einen großen Einfluss darauf haben können, wie gut sie nach der Implantation funktionieren.

Viele der Symptome der Parkinson-Krankheit – darunter Zittern, Muskelsteifheit und Gleichgewichtsverlust – sind mit dem Verlust von Dopamin im Gehirn verbunden. Obwohl es Medikamente gibt, um einen Teil der verlorenen Chemikalien zu ersetzen, lindern sie nicht alle Symptome und können mit der Zeit ihre Wirksamkeit verlieren. Wissenschaftler hoffen, dass das Ersetzen verlorener Zellen durch neue eine vollständigere und langfristigere Lösung bietet.

In der neuen Studie begannen die Forscher mit menschlichen embryonalen Stammzellen, die sich per Definition in jeden Zelltyp differenzieren können. Um einen bestimmten Zelltyp in großer Zahl herzustellen, setzen Wissenschaftler die Stammzellen einem Cocktail aus Chemikalien aus, der nachahmt, was sie während der normalen Entwicklung erleben würden.

Während Stammzellforscher zuvor in der Lage waren, Dopamin-produzierende Neuronen aus menschlichen Stammzellen herzustellen, trugen diese Zellen wenig dazu bei, Bewegungsprobleme bei Tieren zu lindern, die die Symptome von Parkinson nachahmen sollten. 2009 haben Studer und andere eine Methode entwickelt, um die Zellen so herzustellen, dass sie ihre Entstehung während der Entwicklung besser nachahmen. Die resultierenden Zellen tragen auch mehr der molekularen Marker, die Dopamin-produzierende Zellen im Gehirn charakterisieren.

In der neuen Forschung, veröffentlicht am Sonntag in der Zeitschrift Natur , hat Studers Team einen Weg gefunden, diese Zellen noch effizienter zu machen. Dies ist im Hinblick auf die letztendliche Erprobung der Therapie am Menschen von Bedeutung; viele Verfahren zur Herstellung spezifischer Zelltypen sind komplex und ergeben kleine Mengen des gewünschten Produkts.

Sie könnten den Prozess skalieren, um genügend Material für die Transplantation in Affen herzustellen, deren größere Gehirne denen des Menschen ähnlicher sind als die anderer Versuchstiere.

Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass Transplantationen der Zellen Parkinson-ähnliche Probleme bei Mäusen und Ratten beheben könnten. Drei verschiedene Tests der motorischen Funktion verbesserten sich alle sehr dramatisch, wenn man die Zellen einsetzte, sagt Studer.

Zwar hätten auch die beiden Affen in der Studie einen an Parkinson erinnernden Hirnschaden, doch sei noch nicht genügend Zeit vergangen, um festzustellen, ob die Transplantationen helfen würden, sagt Studer. Es dauerte fünf Monate nach der Transplantation, bis die Zellen bei Nagetieren eine sichtbare Wirkung zeigten.

Die Ergebnisse zeigen die Herausforderungen bei der Entwicklung von Behandlungen auf Basis lebender Zellen. Früher, glaube ich, dachten viele Leute an die Zelltherapie [für Parkinson] als eine Dopamin produzierende biologische Pumpe, sagt Ole Isacson , ein Neurowissenschaftler an der Harvard Medical School. Aber in Wirklichkeit erfordert es einen ganz bestimmten Ersatz von Nervenzellen. Wenn Sie kein spezifisches Differenzierungsprotokoll haben, erhalten Sie bei Nagetiermodellen keine funktionelle Wiederherstellung. Isacson war nicht an der Forschung beteiligt, hat aber mit Studer an anderen Projekten zusammengearbeitet.

Die Forscher verwendeten bei diesen Experimenten hauptsächlich embryonale Stammzellen, da Gewebe aus diesen Zellen bereits in Studien am Menschen zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen und bestimmten Arten von Blindheit verwendet wird. Sie zeigten auch, dass das Protokoll bei induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) funktioniert, die aus adulten Zellen gewonnen werden, die durch eine Kombination genetischer oder chemischer Faktoren in einen embryonalen Zustand zurückversetzt werden. iPS-Zellen sind genetisch auf den Zellspender abgestimmt und könnten letztendlich eine bevorzugte Gewebequelle für die Therapie darstellen. Diese Zellen sind jedoch weiter von menschlichen Tests entfernt, da sie viel weniger untersucht sind als embryonale Zellen.

Studers Team plant nun, die Zellen in noch größerem Maßstab in einer Anlage herzustellen, die die Bedingungen der US-amerikanischen Food and Drug Administration für Humantherapien erfüllt. Wir müssen in der Lage sein, genug Zellen herzustellen, um 100 Patienten zu transplantieren, sagt Studer. Er prognostiziert, dass dies ein oder zwei Jahre dauern wird, gefolgt von umfangreichen Sicherheitstests, um sicherzustellen, dass sich die differenzierten Zellen nach der Implantation nicht unerwartet verhalten.

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