Vittoria Raffa und Marco Mainardi, Department of Biology, Università Di Pisa, Pisa, Italien

Längenwachstum und Zelltherapie: ein neuer Kombinationsansatz

Gefördert in: 2021, 2022, 2023


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Problem: Axonale Regeneration als große Herausforderung
Ansatzpunkt: Axonales Längenwachstum, Reifung von Nervenzellen und neuraler Vorläuferzellen
Zielsetzung: Kombinationsansatz, um Regeneration zu stimulieren

Nach einer Querschnittsverletzung ist die Stimulation geschädigter Nervenzellen zur axonalen Regeneration eine große Herausforderung. Die Transplantation neuraler Vorläuferzellen, sogenannter neural precursor cells (NPCs), ist ein weiterer Ansatz, um geschädigte oder verloren gegangene Nervenzellen zu ersetzen. Allerdings ist hier der Grad der spontanen Ausreifung in Nervenzellen und deren Integration in das bestehende Rückenmarksgewebe oft unbefriedigend.

Kürzlich konnte die Forschergruppe nachweisen, dass bereits geringe mechanische Kräfte eine starke Anregung sind für das axonale Längenwachstum, die Ausreifung von Nervenzellen und von neuralen Vorläuferzellen. Allerdings wurde die Anwendung von mechanischen Kräften, um den Regenerationsprozess in vivo voranzutreiben, bisher noch nicht untersucht. Dies gilt sowohl für den Ansatz allein als auch in Kombination mit anderen Verfahren. Der Grund hierfür ist, dass es bisher an einer geeigneten Technik für die Anwendung der mechanischen Kräfte gemangelt hat.

Den Forschern ist es nun gelungen, ein Werkzeug auf Basis von Nanotechnologie zu entwickeln. Hiermit können Axone in vivo gedehnt werden. Im Experiment konnten die Wissenschaftler zeigen, dass Neurone magnetische Partikel aufnehmen, ohne dabei Schaden zu erleiden. Die Aufnahme der magnetischen Partikel macht es möglich, die Zellen durch ein äußeres Magnetfeld zu beeinflussen. Die daraus folgenden, schwachen mechanischen Kräfte sorgen für eine Stimulation des Längenwachstums und die Reifung der Nervenzellen. Die Idee der Wissenschaftler ist es, dadurch die im Rückenmark ansässigen verletzten Nervenzellen zu dehnen und somit die Verletzungsstelle zu überbrücken.

In ähnlicher Weise möchten die Wissenschaftler auch transplantierte neurale Vorläuferzellen dehnen, um deren Differenzierung in der neuralen Zelllinie voranzutreiben. Dies soll ebenfalls zum Aufbau neuer Netzwerke beitragen, um die Läsionsstelle zu überbrücken oder zu umgehen. Sie hoffen, dass mit diesem Kombinationsansatz die Regeneration neuraler Netzwerke angeregt wird. In einem Modell für Querschnittslähmung soll sich dadurch die Erholung der Extremitätenfunktion verbessern.