Erforschung neuronaler Zellmigration liefert Aufschluss über Metastasenbildung
Ein zweiköpfiges Forscherteam am Fred Hutchinson Cancer Research Center, Vereinigte Staaten, befasste sich mit der Neuronenmigration während der Gehirnentwicklung und auch mit der Wanderung anderer Zelltypen im Körper. Die teilweise über ein Marie-Curie-Stipendium der EU geförderte und im Fachblatt Nature Neuroscience vorgestellte Studie könnte wesentliche neue Erkenntnisse zur neurologischen Entwicklung und der Metastasierung von Tumoren beitragen. Nach der Zellteilung ordnen sich Zellen nach bestimmten Mustern - eine der Voraussetzungen für die Entwicklung eines gesunden Körpers. Anschließend spezialisieren sie sich zu spezifischen Gewebe- und Organzellen. Damit diese Entwicklung normal verläuft, müssen die Zellen einem bestimmten Migrationsmuster folgen. Entscheidend sei außerdem die Art und Weise ihrer Differenzierung, d.h. wie sie sich von weniger spezialisierten Zellen zu spezialisierten Zelltypen entwickeln, so die Forscher. Kommt es bei diesem Prozess zu Fehlern, können Krankheiten, mitunter sogar Krebs entstehen. Dr. Jonathan Cooper, Sciences Division des Fred Hutchinson Cancer Research Center, und Dr. Yves Jossin, Forscherkollege im Labor von Dr. Cooper, untersuchten die Zellmigration im zerebralen Kortex während der Gehirnentwicklung. Der zerebrale Kortex ist die graue Substanz im Großhirn und spielt für die körperliche Entwicklung eines Menschen eine Rolle, steuert er doch Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Wahrnehmung, Sprache, Bewusstsein und Denkvermögen. Im hoch entwickelten menschlichen Kortex sind horizontal Schichten aus spezialisierten Neuronen übereinander gelagert, die zu vertikalen Schaltkreisen verbunden sind. Wenn Nervenzellen ihr Ziel verfehlen und in der falschen Schicht landen, kann es zur fehlerhaften Verschaltung und infolgedessen zu neurologischen Erkrankungen wie Autismus, Schizophrenie und Epilepsie kommen. Bei genauerer Betrachtung der Entwicklung des menschlichen Fötus wird deutlich, dass sich der Kortex von innen nach außen entwickelt, indem sich Nervenzellen zu neuronalen Schichten außen anlagern. Die im Innern entstehenden Neuronen wandern zwischen den in den vorhandenen Schichten bereits korrekt positionierten Neuronen hindurch und bilden außen immer neue Schichten, wie die Forscher beschreiben. Die spannendste Frage lautete aber noch immer: wie wird diese Migration reguliert? Dr. Cooper und Dr. Jossin entdeckten eine Reihe von Signalen, die eine spezifische Phase der neuronalen Migration steuern. Die neuen Nervenzellen legen von innen nach außen eine gerade Strecke zurück, bis sie die sogenannte Intermediärzone (Mantelzone) erreichen, in denen sich auch Neuronen, hauptsächlich aber Axone (lange, faserartige Fortsätze von Nervenfasern) befinden. Erreichen die neuen Neuronen diese Schicht, verlieren sie die Orientierung und bewegen sich willkürlich in alle Richtungen, bis sie die Intermediärzone wieder verlassen. Erst dann nehmen sie ihre ursprüngliche Richtung wieder auf und bewegen sich zielgerichtet durch die Schichten aus differenzierten Neuronen bis zur äußeren Hülle des Kortex, heißt es im neuen Forschungsbericht. Die Frage ist nun, wie die Neuronen ihren Weg nach Verlassen der Intermediärzone finden. Die Antwort fanden Dr. Cooper und Dr. Jossin in einem Signalprotein namens Reelin, das in Zellen der äußersten Kortexschicht produziert wird. Bereits bekannt ist, dass Mutationen im Reelin-Gen signifikante Veränderungen in den kortikalen Schichten hervorrufen können. Geklärt werden konnte allerdings nicht, wie es zu Fehlern bei der Zellmigration kommt, wenn die Reelin-Produktion gestört ist. Den Ergebnissen zufolge könnte Reelin ein Signalgeber für die neuen Nervenzellen sein, sobald diese die Intermediärzone verlassen. "Das Bemerkenswerte an der Entdeckung ist, dass die obere Schicht des Kortex, der Entstehungsort von Reelin, weit entfernt ist von der oberen Schicht der Intermediärzone, wo Reelin aktiv ist - es handelt sich offenbar um eine Diffusion (sic) des Reelin-Proteins", so Dr. Cooper. "Interessant ist auch, dass Reelin offenbar kein Richtungssignal an sich ist, sondern eher Veränderungen in der Membran der migrierenden Neuronen auslöst, sodass die Zellen auf die Richtungssignale reagieren können." Das Membranprotein N-Cadherin wird an der Zelloberfläche produziert, sobald Reelin das entsprechende Signal gibt. Damit erkennt das Neuron, welche Richtung es zur nächsten Schicht einschlagen soll. "Dies ist eine neue und überraschende Funktion von N-Cadherin, da dieses Protein normalerweise als zellulärer Stabilisator und nicht als Migrationskoordinator fungiert", erklärt Dr. Jossin. "Die neue Rolle, die N-Cadherin als Richtungsgeber für migrierende Zellen zukommt, ist eine unerwartete Entdeckung und deutet darauf hin, dass Cadherine auf der Oberfläche von anderen Zellen, sowohl gesunden als auch Krebszellen, eher die Bewegung als den statischen Zustand fördern. Dies wiederum liefert nicht nur neue Hinweise zur Migration von gesunden Zellen, sondern auch von Krebszellen, der sogenannten Metastasierung."Weitere Informationen unter: Fred Hutchinson Cancer Research Center: http://www.fhcrc.org/ Nature Neuroscience: http://www.nature.com/neuro/index.html
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