Schlüsselprotein für Hirnstammzellen lo identifiziert

Ein Rezeptor, der zuerst als notwendig für die Insulinwirkung identifiziert wurde und der sich auch auf den neuralen Stammzellen tief im Gehirn von Mäusen befindet, ist laut einer Rutgers-Studie ausschlaggebend für die Langlebigkeit der Gehirnstammzellen, eine Erkenntnis, die wichtige Auswirkungen auf hat Gehirngesundheit und zukünftige Therapien für Gehirnerkrankungen.

Das lernenerscheint in der Zeitschrift Stammzellberichte, weist auf ein spezifisches Protein hin, das als Insulinrezeptor (INSR) bekannt ist und auf den neuralen Stammzellen, die sich in der subventrikulären Zone des Gehirns befinden, reichlich vorhanden ist. Während der Entwicklung entsteht aus neuralen Stammzellen das gesamte Nervensystem, und sie bestehen bis ins Erwachsenenalter. Im Laufe des Lebens produzieren diese neuralen Stammzellen neue Neuronen und nicht-neuronale Zellen, die die Infrastruktur und Funktion des Gehirns aufrechterhalten.

Unabhängig davon machten die Wissenschaftler bei der Untersuchung von Hirntumoren eine weitere Entdeckung: INSR spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung und Aufrechterhaltung einer Population von spezialisierten Hirnkrebszellen, die als Glioblastom (GBM)-Stammzellen bekannt sind. Als sie das INSR in den GBM-Stammzellen inaktivierten, hemmten sie das Wachstum dieser primitiven tumorbildenden Zellen.

„Es ist wichtig, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die für das Wachstum und den Erhalt der Stammzellen des Gehirns in normalen und abnormalen Wachstumszuständen entscheidend sind“, sagte Studienautor Steven Levison, Professor für Neurowissenschaften in der Abteilung für Pharmakologie, Physiologie und Neurowissenschaften und Direktor von das Labor für Regenerative Neurobiologie an Medizinische Fakultät Rutgers New Jersey. “Das Verständnis der Signale, die diese primitiven Zellen regulieren, könnte eines Tages zu neuen Therapeutika für Hirnerkrankungen führen.”

Viele neurodegenerative Erkrankungen wie Multiple Sklerose, Parkinson und Alzheimer seien mit der Zerstörung von Gehirnzellen verbunden, sagte Co-Autorin Teresa Wood, eine angesehene Professorin und Rena Warshow-Stiftungsprofessur für Multiple Sklerose in der Abteilung für Pharmakologie, Physiologie und Neurowissenschaften an der Rutgers New Jersey Medical School.

„Wenn wir Einfluss auf die Funktion von Hirnstammzellen nehmen könnten, könnten wir dieses Wissen nutzen, um kranke oder tote Gehirnzellen durch lebende zu ersetzen, was die Behandlung von neurologischen Erkrankungen und Hirnverletzungen voranbringen würde“, sagt Wood, der auch am lehrt und forscht das Krebsinstitut von New Jersey.

Zellrezeptoren wie INSR sind Proteinmoleküle, die sich auf der Oberfläche von Zellen befinden. Natürliche oder vom Menschen hergestellte Substanzen, die das „Schloss“ eines Rezeptors öffnen, können eine Zelle dazu anregen, sich zu teilen, zu differenzieren oder zu sterben. Durch die Identifizierung, welche Rezeptoren diese Funktionen bei bestimmten Zelltypen ausführen, und durch das Verständnis ihrer Strukturen und Funktionen können Wissenschaftler Substanzen entwickeln, die als Schlüssel zu Rezeptoren fungieren, um sie „an“ oder „aus“ zu schalten.

Frühere Studien dieses Forschungsteams hatten gezeigt, dass ein bestimmtes „Schlüssel“-Signalprotein, das als insulinähnlicher Wachstumsfaktor II (IGF-II) bekannt ist, notwendig ist, um neurale Stammzellen an den beiden Stellen des erwachsenen Gehirns zu erhalten, die sie beherbergen diese primitiven Zellen. Im aktuellen Experiment versuchten die Wissenschaftler, den Rezeptor zu identifizieren. Dazu verwendeten sie genetische Werkzeuge, die es ihnen ermöglichten, sowohl das INSR zu löschen als auch ein fluoreszierendes Protein einzuführen, damit sie die neuralen Stammzellen und die von ihnen erzeugten Zellen verfolgen konnten. Sie fanden heraus, dass die Zahl der neuralen Stammzellen in der subventrikulären Zone im Gehirn von Mäusen ohne INSR zusammenbrach.

Die adulte Neurogenese – die Idee, dass im erwachsenen Gehirn neue Zellen produziert werden – ist seit Ende der 1990er Jahre ein aufkeimendes Gebiet der wissenschaftlichen Forschung, als Forscher bestätigten, was bisher nur eine Theorie in Laborstudien an Menschen-, Primaten- und Vogelgehirnen war. Neurale Stammzellen im Erwachsenen sind Stammzellen, die sich selbst erneuern und neue Neuronen und die Stützzellen des Gehirns, Oligodendrozyten und Astrozyten, produzieren können.

“Angesichts des weit verbreiteten Interesses an Stammzellen sowie des Interesses daran, ob Veränderungen an adulten Stammzellen zu Krebs beitragen könnten, sollten unsere Forschungsergebnisse von Interesse sein”, sagte Levison.

Andere Rutgers-Autoren waren Shravanthi Chidambaram, Fernando J. Velloso, Deborah E. Rothbard, Kaivalya Deshpande und Yvelande Cajuste von der Abteilung für Pharmakologie, Physiologie und Neurowissenschaften an der Rutgers New Jersey Medical School. Andere beteiligte Forscher waren an der University of Minnesota, dem Albert Einstein College of Medicine und der Brown University.


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