06.08.2026
Forschende entdecken molekulare „Bremse“ bei der Nervenregeneration
Eine mikroskopische Aufnahme, die die Interaktion von Immunzellen mit Neuronen zur Förderung von neuronaler Regeneration und Gewebeheilung zeigt; Immunzellen (Makrophagen) sind in Blau angefärbt, während Neuronen und Axone in Magenta zu sehen sind.
Im Gegensatz zum Menschen besitzen Zebrafische die faszinierende Fähigkeit, ihr Rückenmark nach einer Verletzung selbst zu heilen und verloren gegangene Nervenzellen nachwachsen zu lassen. Doch selbst bei diesen Meistern der Regeneration läuft der Heilungsprozess nicht ungebremst ab. In einer neuen Studie in der Fachzeitschrift PLOS Biology haben Forschende der Arbeitsgruppe Becker am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der TU Dresden und der University of Edinburgh ein Protein identifiziert, das wie eine molekulare Bremse wirkt und die Entstehung neuer Neuronen nach einer Rückenmarksverletzung verlangsamt.
Wenn das Rückenmark verletzt wird, schickt das Immunsystem spezialisierte Abwehrzellen los: die Mikroglia. Sie sind quasi die zelluläre Müllabfuhr für Gehirn und Rückenmark. In den letzten Jahren haben Forschende jedoch gemerkt, dass Mikroglia am Ort der Verletzung noch weit mehr tun, als nur aufzuräumen. Mithilfe moderner Einzelzell-Sequenzierung analysierte das Becker-Team diese Zellen direkt an der Verletzungsstelle von Zebrafisch-Larven. Dabei stießen sie auf ein spezielles Protein, das die Zellen spezifisch als Reaktion auf die Verletzung hochfahren: sema4ab.
Um die Funktion der Mikroglia an der Verletzungsstelle besser zu verstehen, schalteten die Forschenden das Protein sema4ab genetisch aus. Das Ergebnis war beeindruckend: Die Zebrafische verdoppelten die Anzahl neuer neuronaler Stammzellen und frisch gebildeter Neuronen an der verletzten Stelle.
„Wir wussten schon immer, dass Zebrafische ein enormes Potenzial zur Regeneration von Nervengewebe haben. Jetzt haben wir herausgefunden, was die Geschwindigkeit dieser Reparatur kontrolliert“, erklärt Dr. Alberto Docampo-Seara, Postdoktorand in der Arbeitsgruppe Becker und Erstautor der Studie. „Indem wir dieses einzelne Protein, sema4ab, entfernt haben, haben wir das System quasi von der Bremse befreit. Dadurch konnten die Fische doppelt so viele neue Nervenzellen bilden. Dass es diese Bremsen überhaupt gibt, zeigt uns, dass das Umfeld einer Rückenmarksverletzung aktiv steuert, wie schnell die Heilung ablaufen darf.“
Ein komplexer zellulärer Tanz
Bei genauerer Betrachtung der Mikroglia und sema4ab stellte das Team fest, dass der Bremsmechanismus auf einer fein abgestimmten Kommunikation zwischen verschiedenen Zelltypen beruht.
Das von den Mikroglia produzierte sema4ab-Protein drosselt normalerweise die Signale von Fibroblasten – also den Zellen, die für die Gewebestruktur verantwortlich sind. Fällt sema4ab jedoch weg, wird diese Bremse gelöst und die Fibroblasten schütten schlagartig ein Molekül namens tgfb3 aus. Dieses Molekül wirkt wie ein Turbo-Booster, der das Wachstum neuer Nervenzellen massiv beschleunigt.
„Mehr Neuronen klingen erst einmal super, oder? Das ist aber nicht unbedingt der Fall“, gibt Dr. Docampo-Seara zu bedenken. „Überraschenderweise führt das Ausschalten von sema4ab zwar zu wesentlich mehr neuen Neuronen, allerdings fällt es den Fischen danach schwerer, die Axone – also die langen Nervenfasern, die für die vollständige Wiederherstellung der Schwimmfähigkeit nötig sind – korrekt aufzubauen.“
Dies beweist, dass das Immunsystem und insbesondere die Mikroglia eine aktive Rolle beim Timing des Regenerationsprozesses spielen. Sie sorgen für das perfekte Gleichgewicht zwischen der Neubildung von Zellen, deren Reifung und der korrekten Verschaltung der Nervenbahnen.
Warum das wichtig ist
Menschen und andere Säugetiere sind nicht in der Lage, verloren gegangene Neuronen nach einer Rückenmarksverletzung auf natürlichem Weg zu ersetzen. Stattdessen reagiert unser Körper mit einer schnellen und langanhaltenden Entzündung, die zur Bildung von dauerhaftem Narbengewebe führt. Zu verstehen, wie das Immunsystem des Zebrafischs reguliert ist, hilft dabei, die molekularen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Regeneration zu entschlüsseln.
„Wir erweitern unsere Landkarte der zellulären Interaktionen während eines Heilungsprozesses kontinuierlich. Das langfristige Ziel ist es, diese Signalwege so gut zu verstehen, dass wir sie eines Tages auch bei menschlichen Patienten sanft modulieren können, um so eine ähnlich heilungsfördernde Umgebung rund um das verletzte Rückenmark zu schaffen“, fasst Prof. Catherina Becker, Leiterin der Studie, zusammen.
Über die Studie
Die Forschungsarbeit wurde von einem internationalen Team am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der TU Dresden, dem Exzellenzcluster Physics of Life (Dresden) und dem Centre for Discovery Brain Sciences der University of Edinburgh durchgeführt. Unterstützt wurde die Studie durch die Technologieplattformen (Core Facilities) des Centers for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) der TU Dresden, insbesondere der Light Microscopy Facility und dem DRESDEN-concept Genome Center. Gefördert wurde die Arbeit durch das Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) oraz die Alexander von Humboldt-Stiftung.
Originale Veröffentlichung
Alberto Docampo-Seara, Mehmet Ilyas Cosacak, Kim Heilemann, Friederike Kessel, Ana-Maria Oprişoreanu, Markus Westphal, Özge Çark, Daniela Zöller, Josi Arnold, Anja Bretschneider, Alisa Hnatiuk, Nikolay Ninov, Catherina G. Becker, Thomas Becker: The microglia-derived protein Sema4ab attenuates regenerative neurogenesis after spinal cord injury in zebrafish. PLOS Biology (Juni 2026)
Link: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003865