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ALS: Durchbruch Entdeckung von destruktiven Gehirnzellen
Pionierforschung unter Leitung der University of Sheffield im Vereinigten Königreich zeigt, dass ein Zelltyp im Zentralnervensystem, der normalerweise die Funktion von Motoneuronen unterstützt, bei Menschen mit ALS "motorisiert" und motorische Neuronen zerstören kann.
Hier, in grün, fängt der breite Myelinbaum ein, der sich aus dem zentralen Zellkörper entwickelt. In ALS gewinnen diese Zellen toxische Eigenschaften und verursachen Zelltod.
Bildnachweis: Das Sheffield Institute for Translational Neuroscience (SITraN)
ALS ist eine progressive neurodegenerative Erkrankung, die Nervenzellen im Gehirn und im Rückenmark befällt. Motorneuronen - Nervenzellen, die einen Weg für das Gehirn bilden, Anweisungen an Muskeln zu senden - degenerieren in ALS und führen zu Schwäche und Muskelschwund.
Es gibt zwei Arten von ALS: sporadisch und familiär. Die sporadische Form der Krankheit macht 90-95 Prozent aller Fälle in den Vereinigten Staaten aus und tritt zufällig ohne klar assoziierte Risikofaktoren auf, während familiäre ALS - die 5-10 Prozent aller U.S.-Fälle ausmacht - vererbt wird.
Ein internationales Forscherteam - unter der Leitung von Dr. Laura Ferraiuolo vom Sheffield Institut für Translationale Neurowissenschaften (SITraN) an der Universität Sheffield - hat die bahnbrechende Entdeckung gemacht, wie die Oligodendrozyten-Gehirnzelle eine bedeutende Rolle bei der Progression von ALS spielt.
Dr. Ferraiuolo begann die Forschung im The Kaspar Laboratory am Zentrum für Gentherapie des Forschungsinstituts am Nationwide Children's Hospital (RINCH) in Columbus, OH, als Teil ihres EU-finanzierten Marie-Curie-Stipendiums.
Oligodendrozyten sind eine Art von Gliazellen, die Neuronen umgeben und Unterstützung und Isolierung zwischen ihnen bieten. Ihre primäre Funktion besteht darin, Myelin zu produzieren, das sich um die Neuronen wickelt und Signale schneller laufen lässt, was die Kommunikation von einem Neuron zu einem anderen unterstützt.
Das Team fand heraus, dass Oligodendrozyten - die typischerweise bei der Funktion von Neuronen helfen - nach der Entwicklung eines innovativen Oligodendrozyten-In-vitro-Modells aus den Hautzellen von Menschen mit ALS destruktiv werden und zum Zelltod führen können. "Dies ist das erste humane In-vitro-Modell, das uns erlaubt, die spezifische Interaktion zwischen Neuronen und Oligodendrozyten von ALS-Patienten zu untersuchen", sagt Dr. Ferraiuolo.
Dr. Ferraiuolo und Kollegen fanden auch heraus, dass eine Verringerung der Spiegel des Gens SOD-1 die nachteilige Wirkung von Rogue-Oligodendrozyten auf Motoneuronen retten kann. Mindestens 200 Mutationen im SOD-1-Gen wurden mit der Entstehung von ALS in Verbindung gebracht.
Frühere Studien haben andere Gliazellen - Astrozyten und Mikroglia - identifiziert, die zum Tod von Motoneuronen bei ALS beitragen. Die Forscher fanden das Verhalten von Oligodendrozyten durch Maus- und Humanstudien mithilfe der "direkten Konversion" -Methode.
Die direkte Umwandlung ist eine Methode, die von Prof. Brian Kaspar und seinem Team im Kaspar Labor entwickelt wurde, um neurale Vorläuferzellen (NPCs) aus Hautzellen zu generieren.
Unterstützende Zellen von familiärer, sporadischer ALS führen zum Zelltod
Neurale Vorläuferzellen sind Zellen, die sich wie Stammzellen zu einem bestimmten Zelltyp differenzieren können, obwohl sie bereits spezifischer sind als Stammzellen. NPCs sind in der Lage, eine begrenzte Anzahl von Malen zu teilen und haben die Fähigkeit, in neuronale und gliale Zelltypen wie Astrozyten und Oligodendrozyten zu differenzieren.
In diesem Fall wurde die direkte Konversionsmethode verwendet, um ALS zu modellieren, indem die produzierten NPCs zu Oligodendrozyten aus Hautzellen von Menschen mit familiärer ALS und sporadischer ALS abgeleitet wurden.
Die Studienergebnisse - veröffentlicht in der Zeitschrift Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften - zeigen, dass die Oligodendrozyten von sowohl familiären als auch sporadischen ALS-Patienten zum Tod von Motoneuronen führen.
Im Gegensatz dazu haben Oligodendrozyten von gesunden Menschen oder solchen mit anderen neuromuskulären Störungen motorische Neuronen unversehrt gelassen. Die Forscher vermuten, dass dieser Befund den unterschiedlichen Phänotyp von ALS-abgeleiteten Oligodendrozyten anzeigt.
"Die Fähigkeit, die Kommunikation zwischen den während der Erkrankung absterbenden Zellen, den Motoneuronen und den sie umgebenden Nachbarzellen zu modellieren, ist entscheidend für die Entwicklung und das Timing der Therapien. Mit diesem schnellen Reprogrammierungsprotokoll sind wir der personalisierten Medizin einen Schritt näher gekommen. "
Dr. Laura Ferraiuolo
Prof. Kaspar, der leitende Autor der Studie und Hauptforscher in Columbus, schließt abschließend, dass Forscher mit der neuartigen direkten Konversionsmethode in der Lage waren, die Funktion verschiedener Gliazellen in ALS zu untersuchen. Folglich haben sie begonnen zu verstehen, dass "verschiedene unterstützende Zellen in verschiedenen Stadien der Krankheit" schaden und durch verschiedene Mechanismen zur Pathologie beitragen. "
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