Forschung

FRÜHERE UND AKTUELLE FORSCHUNG

Adulte Neurogenese und Stammzellbiologie des adulten Gehirns Entgegen der landläufigen Meinung können selbst das adulte und alternde Gehirn neue Neuronen aus einer Population von residenten Stammzellen erzeugen, aber nur in zwei privilegierten Regionen und im winzigen Maßstab. Dieser Prozess, die adulte Neurogenese, ist jedoch eng mit der Hirnfunktion im Hippocampus verbunden, einem Hirnareal, das zentral an Lern- und Gedächtnisprozessen beteiligt ist. Dieser Zusammenhang macht es wahrscheinlich, dass die adulte Neurogenese eine grundlegende Funktion für höhere kognitive Funktionen erfüllt.

© CRTD/Kempermann Lab

Warum ist Aktivität gut für das Gehirn?
Es ist eine weit verbreitete Weisheit, dass ein aktives Leben von Vorteil ist. Doch wie tragen Veränderungen auf zellulärer Ebene zu Anpassungsprozessen bei, die es dem Gehirn (und damit seinem/seiner Besitzer:in) ermöglichen, erfolgreich zu altern? Wie können wir unser Gehirn so trainieren, dass es Krankheiten und altersbedingten Beeinträchtigungen besser widersteht? Was können wir tun, wenn Beeinträchtigungen und Krankheiten bereits vorhanden sind? Sowohl körperliche als auch kognitive Aktivität regulieren die adulte Neurogenese. Dabei wirken Training und Aktivität sehr direkt auf die Stammzellen im Gehirn ein und veranlassen sie, Neuronen zu produzieren, die eine Funktion beim Lernen und Gedächtnis haben.

Plastizität bei neurodegenerativen Erkrankungen
Unsere Gruppe arbeitet an gemeinsamen Projekten am CRTD und am DZNE, dem Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen, Standort Dresden, wo wir unseren Schwerpunkt darauf legen, wie neue Neuronen zum Aufbau einer "neurogenen Reserve" bei Nagetieren und Menschen beitragenhttps://www.dzne.de/kempermann

Die Gruppe Genomics of Regeneration am CRTD beschäftigt sich mit der adulten Neurogenese und Stammzellbiologie des adulten Gehirns und deckt vier Forschungsbereiche ab:

• Wir untersuchen die aktivitätsabhängige Steuerung der adulten Neurogenese und anderer Vorläuferzellpopulationen im Gehirn und versuchen zu verstehen, wie die Stammzellen das Signal, dass neue Nervenzellen benötigt werden, empfangen und übersetzen. Um dieses Ziel zu erreichen, untersuchen wir die adulte Neurogenese im Gehirn von Mäusen und nutzen die Umweltanreicherung (als kognitiven Stimulus) und freiwillige körperliche Aktivität als Stimuli zur Steigerung der adulten Neurogenese. Wir untersuchen systemische Faktoren, die am Crosstalk zwischen Peripherie und Stammzellnische beteiligt sein könnten, und interessieren uns besonders für die Rolle der T-Zellen in diesem Zusammenhang.
• Wir ahmen diese Bedingungen auch an isolierten Vorläuferzellen in Zellkulturexperimenten nach und versuchen zu verstehen, wie Gene und Umgebung auf der Ebene der Stammzellen in vitro interagieren. Wir entwickeln neue Strategien zur Isolierung reiner Stammzellpopulationen aus dem adulten Hippocampus und verwenden sowohl Neurosphären als auch adhärente Monolayer-Kulturen, um diese Zellen in vitro zu untersuchen. Wir verbessern Kulturprotokolle und verwenden Biomaterialien, um die Kulturbedingungen lebensechter zu gestalten.
• Wir untersuchen, wie die aktivitätsabhängige Regulation der adulten Neurogenese auf molekularer Ebene funktioniert. Wir interessieren uns nicht so sehr für den besonderen Beitrag einzelner Gene (so wichtig diese offensichtlich sind), sondern für das Verhalten großer genetischer Netzwerke - daher die Betonung der Genomik statt der Genetik in unserem Gruppennamen. Wir verwenden groß angelegte Genexpressionsstudien und phänotypische Analysen in definierten Gruppen von Mausstämmen (so genannten genetischen Referenzpopulationen) sowie hochentwickelte bio-mathematische Werkzeuge, um zu erfahren, wie hochdimensionale Gen-Gen-Interaktionen auf den aktivitätsabhängigen Stimulus reagieren und die Stammzellen und die Entwicklung neuer Neuronen beeinflussen.
• Wir untersuchen, wie genau neue Neuronen im erwachsenen Gehirn zur Hirnfunktion beitragen könnten und wie ein Versagen der adulten Neurogenese zu Hirnerkrankungen oder kognitiven Beeinträchtigungen im Alter beitragen könnte. Am DZNE arbeiten wir eng mit Psychiater:innen, Neurolog:innen und Psycholog:innen zusammen, um unsere Mausforschung eng mit dem Wissen aus der menschlichen Situation zu verknüpfen.

ZUKÜNFTIGE PROJEKTE UND ZIELE

Unser Ziel ist es, zu verstehen, wie neue Neuronen zur Funktion und Gesundheit des Gehirns und zu Krankheiten beitragen und wie Lebensstil und Aktivität eine "neurogene Reserve" bilden, um eine funktionelle Kompensation angesichts von Alter und beginnender Demenz zu ermöglichen.

Unsere spezifischen Ziele? Bleiben Sie dran ...