Neurodegenerative Erkrankungen, wie Beispielsweise Parkinson, gehen oft mit einem irreversiblen Verlust an Gehirnzellen einher, auch Neurone genannt. Irreversibel deshalb, weil diese hochspezialisierten Zellen im Unterschied zu den meisten anderen Zellen im menschlichen Körper nicht in der Lage sind, sich selbständig wieder zu regenerieren. Ist das Gehirn geschädigt, bleibt es geschädigt. Eine Hoffnung für die Erforschung der Behandlung dieses Mechanismus ist zu verstehen, wie das Gehirn grundsätzlich entsteht, um dann diesen Prozess zu imitieren. Bis heute ist unklar, wie die molekularen Mechanismen hinter der Entwicklung des komplexen Gehirns sind.
Die Forschungsgruppe um Dr. Vijay Tiwari am Institut für molekulare Biologie der Universität Mainz hat sich im Rahmen einer neuen Studie (DOI: 10.15252/embj.201593324) mit einem zentralen Gen für die Gehirnentwicklung beschäftigt, dem “NeuroD1”. Dieses Gen ist der Startpunkt der Neurogenese und wird im sich entwickelnden Gehirn exprimiert.
In der Veröffentlichung konnten Tiwari und seine Kollegen feststellen, dass das NeuroD1-Gen nicht nur in neuronalen Stammzellen exprimiert wird, sondern auch als wichtigster Regulator für vielfältige andere Gene wirkt, die für sich wiederum die Entwicklung des Gehirns positiv beeinflussen. Sie nutzten für Ihre Studie eine Kombination aus Neurobiologie, Epigenetik und Bioinformatik, um zu zeigen, dass diese Gene normalerweise in der Entwicklung ausgeschaltet sind und nur durch NeuroD1 auf epigenetischer Ebene beeinflusst werden, um aktiviert zu werden. Insbesondere konnten sie zeigen, dass die Gene angeschaltet bleiben, auch wenn die Beeinflussung durch NeuroD1 abgebrochen wird. Dies geschieht durch permanente epigenetische Veränderung in den Genen, genauer gesagt, es entsteht ein epigenetisches Gedächtnis der neuronalen Differenzierung in der Zelle.
Studienautoren Abhijeet Pataskar und Johannes Jung erklären die Signifikanz dieser Entdeckung:
“Unsere Forschungsergebnisse zeigen, wie ein einzelner Faktor, NeuroD1, die Kapazität zur Veränderung der epigenetischen Landschaft der Zelle besitzt. Das Resultat ist eine Genexpression, die wegweisend für die Differenzierung von Neurone ist.”
Dr. Tawari ist gespannt auf die Anwendung der Forschungsergebnisse:
“Dies ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg, die Beziehung zwischen DNA-Sequenz, epigenetischen Veränderungen und der Differenzierung der Zelle zu verstehen. Es wirft nicht nur neues Licht auf die Entwicklung des Gehirns während der embryologischen Entwicklung, sondern eröffnet auch neue Wege und Möglichkeiten für regenerative Therapien.”
Text: esanum/ ja
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