Neue Zellen für geschädigtes Hirngewebe – Stammzellbasierter Ansatz nach einem Schlaganfall
Autor: Manuel Stevanovic
Bei einem ischämischen Schlaganfall wird ein Blutgefäß im Gehirn verschlossen, wodurch das nachfolgende Gewebe nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt wird. Infolgedessen können Nervenzellen und ihre Verbindungen dauerhaft geschädigt werden. Bestehende Akutbehandlungen zielen darauf ab, die Durchblutung wiederherzustellen; bereits entstandene Schäden lassen sich dadurch jedoch nicht in jedem Fall beheben. Da das Gehirn verlorene neuronale Strukturen nur begrenzt ersetzen kann, bleiben bei vielen Betroffenen langfristige Einschränkungen zurück.
Ein möglicher ergänzender Ansatz besteht in der Transplantation neuronaler Vorläuferzellen. Dabei handelt es sich um Zellen, die bereits auf die Entwicklung zu Zelltypen des Nervensystems ausgerichtet sind. Sie können aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) gewonnen werden, also aus ursprünglich spezialisierten Körperzellen, die in einen vielseitig entwicklungsfähigen Zustand zurückversetzt wurden. Eine Studie untersuchte, wie aus menschlichen iPS-Zellen gewonnene Vorläuferzellen nach einem Schlaganfall mit geschädigtem Hirngewebe von Mäusen interagieren. Im Mittelpunkt stand dabei, ob sie sowohl die Geweberegeneration als auch die funktionelle Erholung unterstützen können.
Überleben und Wanderung der transplantierten Zellen
Für die Untersuchung erzeugten die Forschenden in einem Mausmodell einen räumlich begrenzten ischämischen Schaden in der Großhirnrinde. Anschließend erhielten die Tiere entweder neuronale Vorläuferzellen oder eine entsprechende Kontrollbehandlung. Durch die Analyse des transplantierten Zellmaterials, des umliegenden Gewebes und der motorischen Fähigkeiten ließ sich untersuchen, wie strukturelle Veränderungen und funktionelle Erholung miteinander zusammenhängen.
Die transplantierten Zellen überlebten über mehrere Wochen und breiteten sich vom ursprünglichen Transplantationsbereich in benachbarte Regionen der Großhirnrinde aus. Gleichzeitig bildeten sie Fortsätze, die auf eine zunehmende Verbindung mit dem umliegenden Gewebe hindeuteten. Zusätzlich wurden Hinweise auf eine verstärkte Bildung von Nervenzellen und Nervenfasern beobachtet. Die Neubildung körpereigener Nervenzellen betraf insbesondere die subventrikuläre Zone, eine Region an den flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen des Gehirns, in der sich neuronale Vorläuferzellen befinden. Damit waren sowohl Veränderungen des Transplantats selbst als auch Reaktionen des Wirtsgewebes erkennbar. Während der ersten beiden Wochen blieb das zur Verfolgung der transplantierten Zellen gemessene Signal weitgehend stabil. Dies stützt die Beobachtung, dass die Zellen nicht nur kurzfristig nachweisbar waren.
Verbesserte Gefäßfunktion und motorische Erholung
Die histologische Untersuchung, also die mikroskopische Analyse von Gewebeschnitten, zeigte außerdem Veränderungen der Blutgefäße. Nach der Transplantation wurden eine verstärkte Gefäßneubildung und eine geringere Leckage im Bereich des Infarkts beobachtet. Dies spricht dafür, dass die Behandlung auch die Umgebung der geschädigten Nervenzellen beeinflusst. Eine vollständige Wiederherstellung der Blut-Hirn-Schranke wurde jedoch nicht nachgewiesen. Diese Barriere reguliert normalerweise den Stoffaustausch zwischen Blut und Hirngewebe. Nach einem Schlaganfall kann ihre Funktion also beeinträchtigt bleiben. Eine Verbesserung einzelner Gefäßmerkmale bedeutet deshalb nicht zwangsläufig, dass auch die gesamte Barrierefunktion wiederhergestellt ist.
Um zu prüfen, ob die Gewebeveränderungen mit einer funktionellen Verbesserung verbunden waren, untersuchten die Forschenden die Bewegungsabläufe der Tiere mithilfe von Verhaltenstests. Die behandelten Mäuse zeigten tatsächlich eine verbesserte motorische Erholung. Die Veränderungen an Nervenzellen und Blutgefäßen könnten gemeinsam zur Erholung beitragen. Welchen Anteil die einzelnen Prozesse daran haben, ist jedoch noch nicht abschließend geklärt.
Veränderungen auf molekularer Ebene
Für einen genaueren Einblick in die molekularen Vorgänge analysierten die Forschenden RNA aus einzelnen Zellkernen. Damit lässt sich bestimmen, welche Gene in unterschiedlichen Zelltypen aktiv sind. Ein großer Teil der aus dem Transplantat hervorgegangenen Nervenzellen zeigte Merkmale GABA-erger Zellen, also von Nervenzellen, die den hemmenden Botenstoff Gamma-Aminobuttersäure (GABA) nutzen. Die Analysen deuteten außerdem auf molekulare Wechselwirkungen zwischen diesen Zellen und dem umliegenden Gewebe hin. Aus der GABA-ergen Identität allein lässt sich jedoch nicht ableiten, dass GABA selbst die beobachtete Regeneration verursacht. Vielmehr ist zu untersuchen, welche von diesen Zellen vermittelten Signale die Gewebeantwort beeinflussen.
Daneben fanden sich Hinweise auf eine verminderte entzündliche Aktivierung im behandelten Gewebe. Solche Veränderungen könnten dazu beitragen, ein für die Erholung günstigeres zelluläres Umfeld zu schaffen. Sie sind jedoch nicht mit dem Nachweis gleichzusetzen, dass ein entsprechendes Transplantat bei Menschen keine Abstoßungsreaktion auslösen würde. Die immunologische Verträglichkeit muss deshalb im Zusammenhang mit dem jeweiligen Versuchsmodell und der verwendeten Zellquelle beurteilt werden.
Insgesamt zeigt die Studie, dass aus menschlichen iPS-Zellen gewonnene neuronale Vorläuferzellen im untersuchten Mausmodell über längere Zeit im geschädigten Gehirn überleben und mit regenerativen Veränderungen sowie einer verbesserten motorischen Erholung verbunden sind. Dabei betreffen die beobachteten Effekte neben neuronalen Strukturen auch Blutgefäße und die entzündliche Gewebeantwort. Dies spricht dafür, dass die Wirkung einer solchen Transplantation auf dem Zusammenspiel zwischen eingebrachten Zellen und ihrem Umfeld beruhen könnte. Gleichzeitig bleiben die genauen Beiträge dieser Prozesse, die unvollständige Erholung der Barrierefunktion und die langfristige Sicherheit zu klären. Die Ergebnisse eröffnen damit Perspektiven für stammzellbasierte Behandlungsansätze nach einem Schlaganfall, stellen jedoch noch keinen Wirksamkeitsnachweis bei PatientInnen dar.
Originalpublikation
Dieser Artikel basiert auf einer wissenschaftlichen Fachpublikation, deren Inhalte für Paper to People verständlich und allgemein zugänglich aufbereitet wurden. Wenn Sie tiefer in die Forschung eintauchen möchten, finden Sie hier die Originalquelle.
Zitation
Weber, Rebecca Z, et al. “Neural Xenografts Contribute to Long-Term Recovery in Stroke via Molecular Graft-Host Crosstalk.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, 16 Sept. 2025, pp. 1–23, https://www.nature.com/articles/s41467-025-63725-3, 10.1038/s41467-025-63725-3.
Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41467-025-63725-3
Autor - Manuel Stevanovic
Betreuer beim Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie
Molekulare & Zelluläre Biologie
Nach seinem Abschluss als Chemieingenieurstechniker an der HTL Rosensteingasse in Wien arbeitete Manuel als militärwissenschaftlicher Experte beim Österreichischen Bundesheer im Bereich Chemie. Dort sammelte er erste Erfahrungen in der Wissenschaftskommunikation und veröffentlichte in der Truppenzeitung LD50 einen Artikel über die Forschung an Kampfstoffen, welcher auch Ergebnisse seiner eigenen Diplomarbeit enthielt.
Anschließend begann er ein Studium der Molekularbiologie an der University of Glasgow in Schottland. Neben seiner Tätigkeit bei ForJu arbeitet Manuel als Tutor für Mathematik, Chemie und Biologie und erweitert dadurch seine Erfahrung in der Wissenschaftskommunikation. Zudem wirkt er regelmäßig an der biomedizinischen Forschung am Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie mit.
Als Tutor und Mitgründer des Vereins setzt sich Manuel dafür ein, Wissenschaft, Forschung und Innovation für Jugendliche greifbarer und zugänglicher zu machen.
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