Neues Kontrazeptivum könnte Lähmung rückgängig machen

Bemerkenswerterweise zeigten die Forscher, dass die Anwendung eines lizenzierten Hormonmedikaments, Lynestrenol, diese genetische Restriktion blockiert, die Axon-Regeneration erfolgreich wieder aktiviert und einen neuen therapeutischen Ansatz für Lähmungen, motorische Neuronenerkrankungen und Multiple Sklerose bietet.

Wesentliche Fakten Identifizierter Lähmungsblock: Während der Embryonal- und Fetalentwicklung bilden Neuronen komplexe Axon-Autobahnen – die Nervenfasern „Kabel", die Bewegungssignale vom Gehirn über das Rückenmark zu den Muskeln leiten, um Muskelkontraktionen auszulösen.

Historisch wurde in der Medizin akzeptiert, dass Neuronen des Zentralnervensystems im Laufe der Zeit dauerhaft diese Wachstumsfähigkeit verlieren, wodurch Lähmungen durch traumatische Rückenmarksverletzungen oder neurologische Erkrankungen als unheilbar galten.

Technik und Auswirkungen

Das lebende Muskelkreislaufsystem: Aufbauend auf ihrer 2021er Forschung zu kortikalen Organoiden züchteten Wissenschaftler aus Cambridge getrennte Organoid-Modelle Rückenmark in einer Petrischale, die die menschliche Biologie nachahmen.

Im Laufe der Zeit überbrückten Nervenfasern spontan die physische Lücke und bildeten ein hochkomplexes, funktionierendes dreidimensionales Netzwerk, das erfolgreich Kontraktionen in angeschlossenen, miniaturisierten Muskelclustern auslöste.

Der Reifungswandel am Tag 150: Durch die Überwachung dieses lebenden menschlichen Modells über mehr als ein Jahr lokalisierte das Team den exakten Entwicklungszeitraum, in dem die Regeneration zum Erliegen kommt. Bis zum Tag 150, was direkt dem zweiten Drittel der menschlichen Schwangerschaft entspricht, wuchsen beschädigte Axone mühelos lange Fasern neu.

Was die Studie zeigt

Ab dem Tag 150 trat mit der Reifung der Nervenzellen des Zentralnervensystems zur Bildung permanenter Rückgang der Regenerationsfähigkeit ein. Umschalten des genetischen Schalters: Die Analyse der Genexpression offenbarte ein integriertes Netzwerk, das als absoluter Entwicklungsschalter fungiert und das Axonwachstum einschränkt.

Durch biochemische Blockade der Schlüsselregulatoren dieses Netzwerks gelang es dem Team, reife menschliche Nervenzellen dazu zu bringen, in einen embryonalen Zustand zurückzukehren und den Mechanismus der Axonregeneration wieder einzuschalten.

Chemische Intervention mittels Lynestrenol: Die Forscher durchsuchten eine umfangreiche Datenbank molekularer Wirkstoffkandidaten, um Substanzen zu identifizieren, die auf diesen spezifischen genetischen Weg einwirken können. Sie stellten Lynestrenol fest, ein hormonelles Kontrazeptivum, das traditionell zur Behandlung örungen zugelassen ist.

Technik und Auswirkungen

Bei Anwendung auf geschädigte reife Modelle förderte Lynestrenol das Axonwachstum signifikant.

Umgehung des Blindspots der Tierversuchsforschung: Ein Großteil der globalen Daten zur Nervenregeneration stützt sich auf Nagetiermodelle, deren Neuronen sich aus menschlichen Zellen gewonnenen Organoiden schließen diese Lücke im klinischen Wissen und bieten ein sauberes, hochpräzises Abbild der Patientenbiologie, während sie gleichzeitig die Bemühungen zur Reduzierung Wissenschaft vorantreiben.

Quelle: Universität Cambridge. Wissenschaftler der Universität Cambridge haben im Labor Miniaturkreise gezüchtet, die die Verbindung zwischen Gehirn und Rückenmark nachbilden, was unserer Bewegungsfähigkeit zugrunde liegt.

Technik und Auswirkungen

Mit diesem Modell zeigten sie, dass Schäden an diesen Verbindungen, die zuvor als „unumkehrbar" galten, tatsächlich reversibel sein können. Während wir uns vom Embryo über den Fötus zum Säugling entwickeln und heranwachsen, bilden unsere Nervenzellen (Neuronen) Verbindungen, die die Informationsübertragung zwischen Gehirn und Rückenmark ermöglichen.

Eine wesentliche Komponente jedes Neurons ist das Axon – die Nervenfasern „Kabel", die Informationen an andere Neuronen übertragen, um Muskelkontraktionen auszulösen. Eine Miniaturversion des vernetzten menschlichen Gehirns und Rückenmarksystems, die im Labor erzeugt wurde. Quelle: Dr. András Lakatos.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt verlieren wir die Fähigkeit, Axone im zentralen Nervensystem zu bilden, oder diese Fähigkeit ist zumindest stark beeinträchtigt oder verlangsamt.

Was die Studie zeigt

Dies bedeutet, dass Schäden am Gehirn und Rückenmark dauerhaft werden und zu verheerenden Behinderungen führen, wie beispielsweise der Unfähigkeit, Gegenstände zu greifen oder zu gehen.

Dies ist häufig bei traumatischen Rückenmarksverletzungen der Fall und kann ein Merkmal vieler neurologischer Erkrankungen sein, einschließlich der motorischen Neuronenkrankheit oder der Multiplen Sklerose. Im Jahr 2021 haben Dr.

András Lakatos und Kollegen an der Universität Cambridge „Mini-Gehirne" entwickelt, die aus menschlichen Stammzellen:innen stammen – speziellen Zellen, die das Potenzial besitzen, sich in die meisten menschlichen Zelltypen zu entwickeln –, die sie dazu angeregt haben, in erbsengroße Gehirn-„Organoide" zu wachsen.

Technik und Auswirkungen

Diese Organoiden sind dreidimensionale Modelle, die Teile des menschlichen Großhirns nachbilden. Das Team nutzte sie, um molekulare Störungen bei der motorischen Neuronenkrankheit aufzuzeigen und mögliche Präventionsstrategien zu entwickeln.

Nun hat die Forschungsgruppe in Cell Reports veröffentlichten Studie ihre Arbeit weiter vorangetrieben, indem sie im Labor eine Miniaturversion des vernetzten menschlichen Gehirn-Rückenmark-Systems aufbauten, indem sie diese Gewebe mittels Organoiden rekonstruierten.

Im menschlichen Körper sind das Hirn- und Rückenmarksgewebe zwar getrennt, aber durch Axone verbunden; daher hielten die Forscher die Gehirn- und Rückenmark-Organoide räumlich getrennt.

Sie stellten fest, dass Nervenfaser vom

Sie stellten fest, dass Nervenfaser vom Hirngewebe über die Lücke hinweg wuchsen, um eine Verbindung zum Rückenmark herzustellen, wodurch ein funktionierender Schaltkreis entstand, der sogar dazu in der Lage war, winzige Muskelbündel zur Kontraktion zu bringen.

Indem sie dieses humane System über mehr als ein Jahr in einer Petrischale kultivierten, stellten sie fest, dass die Axone bis etwa zum Tag 150 – was dem mittleren Drittel der Schwangerschaft entspricht – nach Verletzungen regenerieren konnten, danach jedoch ihre Wachstumsfähigkeit stark einbüßten.

George Gibbons vom Department of Clinical Neurosciences der University of Cambridge, Erster Autor der Studie, sagte: „Neuronen aus weniger ausgereiften Organoiden bildeten nach Verletzungen lange Fasern, während solche aus ausgereifteren Organoiden einen deutlichen Rückgang ihrer Regenerationsfähigkeit zeigten.

Was die Studie zeigt

Mit anderen Worten: Eine schlechte Regeneration ist in humane Neuronen eingebaut, während sie sich im zentralen Nervensystem ausbilden." Durch die Analyse des Genexpressionsprofils – ein Indikator für die Aktivität der Gene – in Neuronen, die Gehirn und Rückenmark verbinden, konnten sie ein Gen-Netzwerk identifizieren, das als „Schalter" fungiert und die Fähigkeit der Axone zum Wachstum einschränkt, während die Neuronen ausreifen und Verbindungen (Synapsen) bilden.

Überraschenderweise ermöglichte das Blockieren wichtiger Regulatoren dieses Netzwerks die Wiederherstellung der Wachstumsfähigkeit ßend durchsuchte das Team eine Datenbank mit Wirkstoffverbindungen nach Substanzen, die auf Gene dieses Netzwerks einwirken, und identifizierte Lynestrenol als Kandidaten.

Lynestrenol ist ein hormonelles Medikament, das zur Behandlung bestimmter Zyklusstörungen und als Verhütungsmittel zugelassen ist. Bei Anwendung dieses Medikaments auf geschädigte Neuronen stellten die Forscher fest, dass es das Axonwachstum signifikant förderte.

Was die Studie zeigt

Zwar können auch Narbengewebe und Entzündungen die Reparatur, doch die Erforschung und Bekämpfung neuronenspezifischer Ursachen – wie sie dieser Studie gewidmet ist – ist ßer Bedeutung. Dies wird durch Belege gestützt, wonach Axonen unreifer Neuronen auch durch nicht-permissive Umgebungen wachsen können, die Verletzungsorte kennzeichnen.

Der leitende Autor Dr. András Lakatos, der das Projekt an der Abteilung für Klinische Neurowissenschaften leitete, erklärte: „Wenn Gehirn und Rückenmark geschädigt werden, wachsen die Nervenfasern, die Bewegungssignale vom Gehirn zum Rückenmark leiten, selten wieder nach. Deshalb ist Lhmung in der Regel dauerhaft.

Wir wussten jedoch nicht genau, wann die Fhigkeit der Axone zur Regeneration begrenzt wird.

Technik und Auswirkungen

Unser Modell liefert einen guten Hinweis darauf, dass dieser Block whrend der Entwicklung auftritt und auch danach noch rckgngig gemacht werden kann. Lynestrenol selbst mag nicht die Lsung fr die Reparatur des Rckenmarks sein, doch es zeigt uns, dass es grundstzlich mglich ist, menschliche Neuronen direkt zu adressieren und ihre Axone zu regenerieren.

Obwohl wir noch nachweisen mssen, dass diese Strategie auch dazu beitrgt, angemessene Verbindungen zwischen Gehirnzellen und Rckenmarkzellen wiederherzustellen, gibt dies Hoffnung darauf, dass wir eines Tages Erkrankungen behandeln knnen, die bisher als unheilbar galten." Organoid-Modelle sind ein wichtiger Ansatz, um die menschliche Biologie zu verstehen.

Whrend Tiermodelle  beispielsweise Muse und Ratten  ntzlich sind, um unsere Biologie zu erforschen, da sie gewisse hnlichkeiten mit dem Menschen aufweisen, begrenzen ihre Unterschiede letztlich, was wir daraus lernen knnen. Organoide, die aus menschlichen Stammzellen gezüchtet werden, können die menschliche Biologie genauer nachbilden. Dr.

Technik und Auswirkungen

Lakatos ergänzte: „Ein Großteil dessen, was wir über die Nervenregeneration wissen, stammt, deren Neuronen sich fortschrittlichen Organoide-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." Organoide, die oft als „Mini-Organe" bezeichnet werden, werden zunehmend zur Modellierung der menschlichen Biologie und der Universität Cambridge nutzen Forscher sie, um geschädigte Lebern zu reparieren, Morbus Crohn bei Kindern zu erforschen und die frühen Stadien der Schwangerschaft zu modellieren, um nur einige Anwendungen zu nennen.

Finanzierung: Die Forschung wurde vom UK Research and Innovation Medical Research Council und Schlüsselfragen: A: Aufgrund eines natürlichen Abschaltmechanismus, der direkt in unser Zentralnervensystem integriert ist.

Was die Studie zeigt

Wenn sich Menschen Säuglingen entwickeln, können sich ihre Nervenfasern, auch Axone genannt, problemlos ausdehnen, um Gehirn und Rückenmark zu verbinden.

Die Universität, dass etwa am Tag 150 der Schwangerschaft ein genetischer „Schalter" in unseren reifenden Neuronen umgelegt wird, der deren Fähigkeit, zu wachsen oder sich zu reparieren, dauerhaft lahmlegt.

Wenn ein Erwachsener einen Rückenmarksverletzung erleidet, werden die Bewegungssignale des Gehirns endgültig unterbrochen, da die adulten Zellen genetisch blockiert sind und nicht nachwachsen können. A: Durch das direkte Überschreiben des inneren Reifungstakts der Zelle.

Technik und Auswirkungen

Nach der Identifizierung des präzisen Gen-Netzwerks, das das Axonwachstum blockiert, durchsuchten die Forscher der Universität Medikamenten, die genau diese Gene manipulieren könnten. Sie stellten Lynestrenol fest, ein hormonelles Medikament, das üblicherweise zur Empfängnisverhütung und bei Menstruationsstörungen eingesetzt wird.

Die direkte Anwendung ädigte, reife menschliche Neuronen umgeht erfolgreich die entwicklungsbedingte Blockade, schaltet den genetischen Mechanismus zurück in einen embryonalen Zustand und fördert das Axonwachstum erheblich.

A: Dies stellt zwar einen außerordentlichen Fortschritt dar, handelt es sich jedoch um einen frühen, konzeptionellen wissenschaftlichen Erfolg.

Lynestrenol selbst wird möglicherweise nicht das

Lynestrenol selbst wird möglicherweise nicht das endgültige Medikament für menschliche Rückenmarkoperationen sein, doch es liefert einen zwingenden Nachweis dafür, dass menschliche Axone nach der Einsetzung der Reifeblockade regeneriert werden können.

Die nächste große Herausforderung für die Wissenschaft besteht darin, zu beweisen, dass diese neu gebildeten Nervenfasern sich erfolgreich wieder in die korrekten, hochpräzisen anatomischen Verbindungen im gesamten menschlichen Körper einfügen können. Redaktionelle Hinweise: Dieser Artikel wurde News bearbeitet. Zusätzliche Kontextinformationen wurden ügt.

Über diese Neuigkeiten zur Neurologie und zur Forschung an Rückenmarksverletzungen Autor: Fred Lewsey Quelle: Universität Cambridge Kontakt: Fred Lewsey – Universität Cambridge Bild: Das Bild wird Dr.

Technik und Auswirkungen

András Lakatos zugeschrieben Originalforschung: Open Access. „Ein menschliches kortikospinales Organoid-Scheiben-Connectoid-Modell liefert Hinweise auf Enhancer-Strategien für das Axonwachstum nach Verletzungen", 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.

Cell Reports DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117399 Ein menschliches kortikospinales Organoid-Scheiben-Connectoid-Modell liefert Hinweise auf Enhancer-Strategien für das Axonwachstum nach Verletzungen Die Axonverlängerung im zentralen Nervensystem (CNS) von Säugetieren nimmt während der Entwicklung ab und begrenzt die Regenerationsfähigkeit nach der Geburt.

Intrinsische Regulatoren dieses Prozesses sind vielversprechende

Intrinsische Regulatoren dieses Prozesses sind vielversprechende Reparaturziele, da unreife Axone in Geweben nachwachsen können, die ansonsten nicht regenerationsfördernd sind. Dennoch bleiben der genaue Zeitpunkt und die Mechanismen, die das Ende des Axonwachstums im menschlichen Zentralnervensystem bewirken, ungeklärt.

Hier haben wir eine dreidimensionale Plattform aus menschlichen kortikospinalen Motororganoid-Schnitten und -Connectomen entwickelt, die das entwicklungsbedingte Programm der Axonverlängerung sowie dessen anschließende Einschränkung durch Reifung nachbildet.

Kortikale und spinale Schnitte bilden funktionelle Verbindungen aus, bleiben dabei räumlich getrennt und ermöglichen so zelltypspezifische Beobachtungen im Kortex ohne direkte störende Einflüsse durch spinale Zellen.

Was die Studie zeigt

Mittels Einzelzell-Transkriptomik, computergestützter Analysen, Assays zur Axonregeneration und Live-Imaging identifizierten wir transkriptionelle Veränderungen, die zum reduzierten Axonwachstum reifender menschlicher kortikaler Projektionsneurone beitragen.

Wir zeigen ferner, dass dieser Rückgang durch Verbindungen und wiederverwendbare Medikamente umgekehrt werden kann, die einen mit der Reifung assoziierten transkriptionellen Verschiebung ansprechen und die Reparatur fördern.