Aktivierung von zwei Genen lässt durchtrennte Rückenmarksfasern wachsen

In Versuchen mit Zellkulturen und genetisch veränderten Mäusen haben Pate Skene vom Duke University Medical Center und seine Kollegen herausgefunden, dass sie lediglich zwei Gene anschalten müssen, um eine Regeneration von beschädigten Nervenfasern im Rückenmark zu induzieren. Ihre Entdeckung könnte bedeuten, dass der Einsatz von Gentherapien oder Medikamenten, die nur eine Handvoll Gene aktivieren, ein durchtrenntes Rückenmark wieder zusammenwachsen lässt.

Die Wissenschaftler brachten die Gene für die Eiweiße GAP-43 und CAP-23 in Mäuse ein. Diese regulatorischen Eiweiße lösten, wenn sie gleichzeitig aktiv waren, an Neuronen das Wachstum von Axonen aus, den langen Auswüchsen von Nervenfasern. Dieses “Verhalten” sei ein eindeutiges Zeichen für das erfolgreiche Regenerieren der Nerven, schreiben die Forscher in der Januar-Ausgabe von Nature-Neuroscience.

“Dies war eine Überraschung”, sagt Skene. “Dieses Experiment hatte für uns nie Priorität, weil wir nicht glauben konnten, dass nur ein oder zwei Gene solch eine bedeutende Auswirkung auf die neuronale Regeneration haben könnten. Es hätten auch 50 oder 100 Gene sein können.”

Von den Eiweißen GAP-43 und CAP-23 weiß man, dass sie in der “Wachstumsspitze”, dem sogenannten Wachstumskegel, eines Axons zu finden sind. Die Gene für GAP-43 und CAP-23 sind nur während der Entwicklung eingeschaltet, um das Wachstum der Axone im Gehirn und Rückenmark zu fördern. Im erwachsenen Körper werden sie jedoch abgeschaltet ? nur bei Schädigung von peripheren Nerven, die sich regenerieren können, werden die beiden Gene wieder aktiviert. Bei Rückenmarkverletzungen bleiben sie inaktiv. Wie die Gene allerdings in die Biochemie der Zelle eingreifen, ist noch kaum bekannt.

“Obwohl wir wussten, dass GAP-43 und CAP-23 normalerweise nach einer Rückenmarkverletzung nicht aktiv werden, war es nicht klar, welche Rolle dieses Fehlen für das Ausbleiben der Axon-Regeneration spielt,” sagt Skene. “Unsere Arbeit bietet den bisher besten Beweis, dass die Aktivierung dieser Gene einer der Schlüsselfaktoren für die Regeneration ist, die über Erfolg oder Misserfolg bestimmen.”

Die Forschung an diesen Genen ist jedoch noch lange nicht abgeschlossen. “In diesen Versuchen benutzten wir genetisch veränderte Tiere, in denen die Gene aktiviert wurden, während sie normalerweise, nachdem das Rückenmark fertig ausgebildet ist, ausgeschaltet sind,” sagt Skene. “Jetzt wollen wir erforschen, was passiert, wenn diese Gene in einem Erwachsenem nach einer Rückenmarksverletzung aktiviert werden und wie lange sie aktiv sein müssen, damit eine Regeneration eintritt. Dann müssen wir Verfahren entwickeln, wie wir nach einer Verletzung diese Gene in die betroffenen Neurone einfügen.”

Nicole Waschke