In bestimmten Gehirnregionen erwachsener Säugetiere finden sich Stammzellen, die sich zeitlebens zu neuen Nervenzellen entwickeln können. Die molekularen Mechanismen, welche für die Erhaltung eines unreifen Vorläuferzellstadiums im erwachsenen Organismus und den Übergang unreifer in spezialisierte Zellen sorgen, sind weitgehend unverstanden. Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin ist es jetzt gelungen, Gene zu identifizieren, deren Aktivität sich im Verlauf dieses Differenzierungsprozesses ändert.

Die Wissenschaftler um Ulrike Nuber haben in Vorläuferzellen aus der Subventrikularzone des Mäusehirns mit Hilfe von DNA-Microarrays die Aktivität tausender Gene zu verschiedenen Zeitpunkten der Differenzierung bestimmt. Dabei fanden sie neue Kandidatengene, die wahrscheinlich bei der Erhaltung, Differenzierung und Wanderung der Zellen eine Rolle spielen.

Die Differenzierung betrifft auch Stammzellen im Gehirn, deren zelluläre Zustände durch die spezifische Aktivität tausender Gene bestimmt wird. Um grundlegende Mechanismen bei der Differenzierung adulter Stammzellen zu verstehen, haben die Wissenschaftler die Genaktivitäten verschiedener Stammzellzustände von der undifferenzierten Vorläuferzelle (Ausgangszustand) bis hin zur differenzierten Zelle (Endzustand) untersucht.

Die beteiligten Gene wurden nach funktionellen Gesichtspunkten gruppiert und biologischen Vorgängen zugeordnet, wie der Differenzierung selbst, Änderungen des Zellzyklus, der Zellstruktur oder dem Zellzusammenhalt. In Vorläuferzellen aktive Gene, deren Aktivität im Verlauf der Differenzierung sinkt, sind wahrscheinlich für den unreifen Zustand der Zellen wichtig. Sie kodieren beispielsweise für Wachstumsfaktoren oder Proteine des Extrazellularraums. Deren Bildung weist darauf hin, dass sich die Vorläuferzellen selbst eine Umgebung im Gehirn schaffen, in der sie und aus ihnen hervorgehende Zellen existieren können. Durch Wachstumsfaktoren können sie auch mit benachbarten Zellen kommunizieren. Andere Gene wiederum spielen wahrscheinlich eine Rolle bei der Wanderung von sich differenzierenden Zellen.

Die Genexpressionsdaten liefern wichtige Grundlagen für künftige Studien, mit denen die Wissenschaftler die Entstehung neuer Nervenzellen im adulten Gehirn aufklären wollen. Vom besseren Verständnis dieses Prozesses erhoffen sich Forscher neue Therapieansätze für degenerative Erkrankungen und Verletzungen des zentralen Nervensystems.