Prionen, auch genannt Prion-Proteine, sind natürliche Bestandteile jedes Gehirns. Sie stellen aber auch eine potentielle Gefahr dar. Wenn sie ihre Form verändern, können sie das ganze Gehirn zerstören, wie bei der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit. Aber warum produziert unser Körper überhaupt solche gefährlichen Eiweiße? Seit beinahe 30 Jahren suchen Wissenschaftler nach einer Antwort auf diese Frage. Jeffrey Macklis von der Harvard-Universität in Boston liefert nun eine Erklärung.
"Wir haben festgestellt, dass Prion-Proteine immer dort im Gehirn entstehen, wo Stammzellen oder so genannte Nerven-Vorläuferzellen sich zu neuen Nervenzellen entwickeln."
Erst vor etwa zehn Jahren war bekannt geworden, dass sich das Gehirn – genau wie andere Organe - laufend erneuert. Dabei helfen die Prion-Proteine, so Jeffrey Macklis. Wenn aus einer Stammzelle eine Vorläuferzelle geworden ist, sagen die Prionen der Vorläuferzelle, was aus ihr werden soll.
"Diese Vorläuferzellen spielen eine wichtige Rolle bei der Gehirnentwicklung. Sie sind der Samen, aus dem das ganze Gehirn entsteht. Aber auch, wenn das Gehirn fertig ist, schreitet dieser Prozess fort. Zwei kleine Regionen im Gehirn bilden auch im Erwachsenenalter ständig neue Nervenzellen."
Eine der beiden Gehirnregionen ist für das Riechen zuständig, die andere für das Anlegen von Erinnerungen im Gehirn. Um die Bedeutung der Prionen zu entdecken, untersuchte Jeffrey Macklis gemeinsam mit Kollegen vom Whitehead Institute in Boston neben Zellkulturen vor allem Mäuse. Bereits vor 20 Jahren hatten Schweizer Wissenschaftler als erste so genannte Knock-Out-Mäuse gezüchtet. Denen fehlte das natürliche Prion-Protein, und trotzdem schienen die Tiere völlig gesund zu sein. Die Wissenschaftler folgerten daraus: Das Protein hat anscheinend keine wichtige Funktion. Die Forscher aus Boston konnten diese Annahme widerlegen. Sie gingen jetzt einfach einen Schritt weiter.
"Wir erforschten Mäuse, die entweder gar kein Prion-Protein bildeten, normale Tiere und Mäuse, die zu viel Prion-Protein bildeten. Und wir fanden heraus: Je mehr Prion-Protein in einer Zelle vorkommt, um so häufiger entstehen aus Vorläuferzellen Nervenzellen - und keine Versorgungszellen, so genannte Glia-Zellen."
Daraus folgerten sie: Die Prionen sind eine Art Regler für die Entwicklung von Zellen. Ihre Menge entscheidet über die Zukunft einer Zelle. Eine ähnliche Rolle könnten Prionen auch in Blutstammzellen spielen. Andere Forscher aus Boston haben sie dort entdeckt.
"Ein neues Konzept in der Entwicklungsbiologie besagt, dass Kontrollmechanismen in verschiedenen Organen nach den gleichen Prinzipien arbeiten. Ein Molekül, dass für das Blut wichtig ist, hat auch in der Leber seine Bedeutung oder im Nervensystem. Manchmal funktioniert es genau so, manchmal ist die Funktion leicht abgewandelt."
Fazit: Prionen haben etwas mit der besonderen Wandlungsfähigkeit von Stammzellen zu tun. Wie sie die Entwicklung dieser vielseitigen Zellen steuern, und wie sie dabei mit anderen Faktoren zusammen arbeiten, das sollen zukünftige Forschungen zeigen.
"Wir haben festgestellt, dass Prion-Proteine immer dort im Gehirn entstehen, wo Stammzellen oder so genannte Nerven-Vorläuferzellen sich zu neuen Nervenzellen entwickeln."
Erst vor etwa zehn Jahren war bekannt geworden, dass sich das Gehirn – genau wie andere Organe - laufend erneuert. Dabei helfen die Prion-Proteine, so Jeffrey Macklis. Wenn aus einer Stammzelle eine Vorläuferzelle geworden ist, sagen die Prionen der Vorläuferzelle, was aus ihr werden soll.
"Diese Vorläuferzellen spielen eine wichtige Rolle bei der Gehirnentwicklung. Sie sind der Samen, aus dem das ganze Gehirn entsteht. Aber auch, wenn das Gehirn fertig ist, schreitet dieser Prozess fort. Zwei kleine Regionen im Gehirn bilden auch im Erwachsenenalter ständig neue Nervenzellen."
Eine der beiden Gehirnregionen ist für das Riechen zuständig, die andere für das Anlegen von Erinnerungen im Gehirn. Um die Bedeutung der Prionen zu entdecken, untersuchte Jeffrey Macklis gemeinsam mit Kollegen vom Whitehead Institute in Boston neben Zellkulturen vor allem Mäuse. Bereits vor 20 Jahren hatten Schweizer Wissenschaftler als erste so genannte Knock-Out-Mäuse gezüchtet. Denen fehlte das natürliche Prion-Protein, und trotzdem schienen die Tiere völlig gesund zu sein. Die Wissenschaftler folgerten daraus: Das Protein hat anscheinend keine wichtige Funktion. Die Forscher aus Boston konnten diese Annahme widerlegen. Sie gingen jetzt einfach einen Schritt weiter.
"Wir erforschten Mäuse, die entweder gar kein Prion-Protein bildeten, normale Tiere und Mäuse, die zu viel Prion-Protein bildeten. Und wir fanden heraus: Je mehr Prion-Protein in einer Zelle vorkommt, um so häufiger entstehen aus Vorläuferzellen Nervenzellen - und keine Versorgungszellen, so genannte Glia-Zellen."
Daraus folgerten sie: Die Prionen sind eine Art Regler für die Entwicklung von Zellen. Ihre Menge entscheidet über die Zukunft einer Zelle. Eine ähnliche Rolle könnten Prionen auch in Blutstammzellen spielen. Andere Forscher aus Boston haben sie dort entdeckt.
"Ein neues Konzept in der Entwicklungsbiologie besagt, dass Kontrollmechanismen in verschiedenen Organen nach den gleichen Prinzipien arbeiten. Ein Molekül, dass für das Blut wichtig ist, hat auch in der Leber seine Bedeutung oder im Nervensystem. Manchmal funktioniert es genau so, manchmal ist die Funktion leicht abgewandelt."
Fazit: Prionen haben etwas mit der besonderen Wandlungsfähigkeit von Stammzellen zu tun. Wie sie die Entwicklung dieser vielseitigen Zellen steuern, und wie sie dabei mit anderen Faktoren zusammen arbeiten, das sollen zukünftige Forschungen zeigen.
