Cambridge-Forscher kehren einen als unheilbar geltenden Nerven-Schaden um

Mit diesem fortschrittlichen Modell stellten sie fest, dass Schäden an diesen Verbindungen, die lange als irreversibel galten, tatsächlich rückgängig gemacht werden können.

Während sich der menschliche Körper vom Embryo über den Fötus bis zur Säuglingsphase entwickelt, bilden Nervenzellen, die Neuronen, Netzwerke, die es Signalen ermöglichen, zwischen Gehirn und Rückenmark zu wandern.

Ein entscheidender Bestandteil dieser Zellen ist das Axon, eine lange Nervenfaser, die Informationen zu anderen Neuronen überträgt und Muskelbewegungen auslöst. Während der Entwicklung verlieren jedoch Neuronen im Zentralnervensystem zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Großteil ihrer Fähigkeit, neue Axone zu bilden.

Was die Studie zeigt

Infolgedessen wird eine Schädigung des Gehirns oder des Rückenmarks häufig irreversibel und führt zu schwerwiegenden Behinderungen wie Lähmungen oder dem Verlust der Handfunktion.

Diese begrenzte Regenerationsfähigkeit stellt eine große Herausforderung bei traumatischen Rückenmarksverletzungen und neurologischen Erkrankungen einschließlich der motorischen Neuronenkrankheit und der Multiplen Sklerose dar. Aufbau eines Mini-Menschen-Gehirn-Rückenmark-Systems Im Jahr 2021 entwickelten Dr.

András Lakatos und Kollegen an der University of Cambridge winzige, hirnhafte Strukturen, sogenannte Organoiden, unter Verwendung:innen gewonnenen Stammzellen.

Technik und Auswirkungen

Diese Stammzellen, die sich in viele verschiedene Zelltypen entwickeln können, wurden so gelenkt, dass sie erbsengroße, dreidimensionale Modelle bildeten, die Teile des menschlichen Großhirnrindens nachahmen.

Die Forscher nutzten diese frühen Organoiden, um molekulare Anomalien zu identifizieren, die an der motorischen Neuronenkrankheit beteiligt sind, und potenzielle Strategien zur Verhinderung dieser Anomalien zu erforschen.

In einer in Cell Reports veröffentlichten Studie haben das Team diese Arbeit erweitert, indem sie eine Miniaturversion des vernetzten menschlichen Gehirns und Rückenmarks entwickelten.

Was die Studie zeigt

Da Gehirn und Rückenmark getrennte Strukturen sind, die im Körper durch Axone verbunden werden, kultivierten die Forscher Gehirn- und Rückenmarks-Organoide unabhängig voneinander. Anschließend beobachteten sie, wie Nervenfasern vom Hirngewebe über eine Lücke hinweg wuchsen und sich mit dem Rückenmarksgewebe verbanden.

Das resultierende neuronale Netzwerk war funktionsfähig genug, um Kontraktionen in winzigen Muskelzellclustern auszulösen. Wenn menschliche Neuronen ihre Fähigkeit zum Nachwachsen verlieren: Das Team hielt diese Miniatur-Nervensysteme über mehr als ein Jahr im Labor aufrecht.

Ihre Experimente zeigten, dass Neuronen die Fähigkeit, beschädigte Axone nachzuwachsen, bis etwa zum Tag 150 der Entwicklung behielten, was der mittleren Schwangerschaftsphase entspricht. Danach nahm die regenerativen Kapazität drastisch ab.

Was die Studie zeigt

George Gibbons vom Department of Klinischen Neurowissenschaften der Universität Cambridge, Erster Autor der Studie, sagte: „Neuronen aus weniger ausgereiften Organoiden bildeten nach Verletzungen lange Fasern neu, während solche aus ausgereifteren Organoiden eine deutliche Abnahme ihrer Regenerationsfähigkeit zeigten.

Mit anderen Worten: Eine schlechte Regeneration ist in menschliche Neuronen eingebaut, während sie sich im zentralen Nervensystem ausreifen." Um zu verstehen, warum dies geschieht, analysierten die Forscher die Genaktivität in Neuronen, die Verbindungen zwischen Gehirn und Rückenmark bilden.

Sie identifizierten ein Gen-Netzwerk, das wie ein biologischer Schalter wirkt und das Axonwachstum schrittweise einschränkt, während Neuronen ausreifen und Verbindungen (Synapsen) aufbauen. Bemerkenswerterweise verloren die Neuronen ihre Fähigkeit, Axone zu wachsen, wenn die Forscher wichtige Regulatoren innerhalb dieses Gen-Netzwerks blockierten.

Was die Studie zeigt

Bestehende Medikamente fördern die Nervenregeneration. Anschließend durchsuchten die Forscher eine Datenbank mit Wirkstoffverbindungen nach Substanzen, die dieses neu identifizierte genetische Netzwerk beeinflussen können.

Ein vielversprechender Kandidat war Lynestrenol, ein Hormonpräparat, das bereits zur Behandlung bestimmter Menstruationsstörungen und als Verhütungsmittel zugelassen ist. Wenn das Team Lynestrenol auf geschädigte Neuronen anwandte, stieg das Axonwachstum signifikant an.

Obwohl Narbengewebe und Entzündungen ebenfalls als hinderlich für die Nervenreparatur nach Verletzungen bekannt sind, betonen die Forscher, dass das Verständnis neuronenspezifischer Barrieren ebenso wichtig ist.

Was die Studie zeigt

Vorherige Hinweise deuten darauf hin, dass jüngere Neuronen ihre Axone häufig auch durch die feindlichen Umgebungen ausbreiten können, die typischerweise an Verletzungsorten vorkommen. Der leitende Autor Dr.

András Lakatos, der das Projekt an der Abteilung für Klinische Neurowissenschaften leitete, sagte: „Wenn Gehirn und Rückenmark beschädigt werden, wachsen die Nervenfasern, die Bewegungssignale vom Gehirn zum Rückenmark leiten, selten zurück. Deshalb ist Lähmung in der Regel dauerhaft.

Wir wussten jedoch nicht genau, wann die Fähigkeit der Axone zur Regeneration begrenzt wird." Unser Modell liefert einen guten Hinweis darauf, dass dieser Vorgang während der Entwicklung stattfindet und auch danach noch rückgängig gemacht werden kann. „Lynestrenol selbst mag nicht die Lösung für die Reparatur des Rückenmarks sein, doch es zeigt uns, dass es grundsätzlich möglich ist, menschliche Neuronen direkt zu adressieren und ihre Axone zu regenerieren.

Was die Studie zeigt

Obwohl wir noch nachweisen müssen, dass diese Strategie auch dazu beiträgt, angemessene Verbindungen zwischen Hirn- und Rückenmarkszellen wiederherzustellen, gibt uns dies Hoffnung, dass wir eines Tages Erkrankungen behandeln können, die bisher als unheilbar galten." Menschliche Organoiden helfen, eine kritische Lücke in der Forschung zu überbrücken Organoiden, die oft als „Mini-Organe" bezeichnet werden, werden zunehmend zu wertvollen Werkzeugen für die Erforschung der menschlichen Biologie und.

Während Tiermodelle wie Mäuse und Ratten weiterhin für die Forschung, können Unterschiede zwischen ihren Nervensystemen und dem des Menschen dazu führen, dass sich Forschungsergebnisse nur eingeschränkt auf Patienten übertragen lassen.

Human-Organoid-Modelle bieten eine genauere Abbildung der menschlichen Biologie und ermöglichen es Wissenschaftlern, Krankheiten und Therapien aufzuweisen, die allein durch Tierversuche kaum erforscht werden können. Dr.

Technik und Auswirkungen

Lakatos ergänzte: „Ein Großteil dessen, was wir über die Nervenregeneration wissen, stammt, deren Neuronen sich ausgefeilten Organoid-Modelle helfen, die Wissenslücke zwischen Tiermodellen und dem, was wir bei Patient:innen beobachten, zu überbrücken.

Sie sind zudem ein wichtiger Beitrag zum Bemühen, den Einsatz zu reduzieren." Forschende an der University of Cambridge nutzen Organoid-Modelle bereits für eine breite Palette, darunter die Reparatur geschädigter Lebern, die Erforschung des Morbus Crohn bei Kindern und die Untersuchung der frühesten Stadien der Schwangerschaft.

Quelle: „A human corticospinal organoid-slice connectoid model informs enhancer strategies for post-injury axon regrowth", Tanja Fuchsberger, Mai Abdelgawad, Stefano L. Giandomenico, Kornélia Szebényi, Veselina Petrova, Lea M.D. Wenger, Daniel N. Olschewski, Jeremi Chabros, Leila Muresan, Rachael C. Feord, Muhammad Asif, James W. Fawcett, Susanna B.

Mierau, Ole Paulsen, Madeline A. Lancaster und András Lakatos, 26. Mai 2026, Cell Reports. DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117399 Die Studie wurde vom UK Research and Innovation Medical Research Council und.