Frische Nerven fürs Hirn

Sie kennen sich schon länger, das ist zu spüren, wenn Dr. Alejandro F. Schinder und Prof. Dr. Benedikt Berninger zusammensitzen und von ihrer Forschung berichten. "1997 haben wir als Postdocs in demselben Labor in San Diego gearbeitet", erinnert sich Berninger. Danach haben sich die Wege der beiden Neurobiologen erst einmal getrennt – doch nur in räumlicher Hinsicht, wissenschaftlich verbindet sie bis heute einiges.

Schinder ist seit 2002 Leiter des Laboratoriums für Neuronale Plastizität am Instituto Leloir in Buenos Aires in Argentinien und hat sich dort einen internationalen Ruf erworben. Berninger kam 2012 von der Ludwig-Maximilians-Universität München zum Forschungszentrum Translationale Neurowissenschaften der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), um hier eine neue Arbeitsgruppe "Adulte Neurogenese und zelluläre Reprogrammierung" aufzubauen.

Hippocampus produziert Neuronen

Beide Wissenschaftler interessieren sich für die Vorgänge in einer ganz bestimmten Region des Hirns. Es geht um den Hippocampus, die zentrale Schaltstation des Limbischen Systems im Temporallappen von Säugetiergehirnen. Es gibt jeweils einen Hippocampus pro Hirnhemisphäre.

"Dies ist eine der beiden Regionen, in der Neurogenese stattfindet, in der neue Nervenzellen im erwachsenen Hirn gebildet und eingebaut werden", erklärt Berninger. "Wir wollen nun wissen: Wie integrieren sich diese Neuronen in die schon vorhandenen neuronalen Netze? Was ist ihre genaue Funktion?"

Eine E-Mail der Alexander von Humboldt-Stiftung inspirierte den frischgebackenen Wahl-Mainzer, seinen argentinischen Kollegen für einen Preis vorzuschlagen. Die Stiftung zeichnet exzellente ausländische und deutsche Forscherinnen und Forscher aus. Sie will auf diese Weise Kooperationen initiieren und Kontakte knüpfen, sowohl im wissenschaftlichen als auch im kulturellen Bereich. "Ich dachte, das könnte eine große Chance sein, nicht nur für uns, sondern auch für die JGU", sagt Berninger. Also brachte er Schinders Namen für den mit 45.000 Euro dotierten Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis ins Spiel.

Mainz trifft Buenos Aires

Die Nominierung war erfolgreich. Schinder reiste aus Argentinien an, um die Auszeichnung entgegenzunehmen. Zwei Wochen wird er nun bleiben, auch um die Zusammenarbeit zwischen seinem Labor und Berningers Arbeitsgruppe genauer zu besprechen. Später werden weitere Besuche folgen. "Auch einige meiner Mitarbeiter sollen zu Forschungsaufenthalten nach Mainz kommen", kündigt Schinder an. "Und wir werden nach Buenos Aires fliegen", verspricht Berninger. "Wir werden uns wunderbar ergänzen", meint der Argentinier. "Wir forschen schließlich beide im selben Bereich, aber mit unterschiedlichen Ansätzen."

Schinder und seinem Team ist es zum Beispiel gelungen, den Weg der neu gebildeten Neuronen im Hippocampus von Mäusen zu verfolgen. "Wir markieren die Zellen, indem wir fluoreszierende Proteine einschleusen, und wir können sogar die Aktivitäten der Neuronen mit Licht manipulieren. Schon während sie reifen, was einige Wochen dauern kann, integrieren sie sich in die bestehenden Netzwerke des Hippocampus. Das konnten wir erstmals zeigen."

Es gibt Hinweise auf eine Wechselwirkung zwischen der Produktion neuer Neuronen und der Fähigkeit, mit Stress umzugehen – ein Thema, das unter dem Schlagwort Resilienz in der Forschungslandschaft Mainz zunehmend an Bedeutung gewinnt. "Wird die Produktion gedrosselt, dann scheint die Resistenz gegen Stress zu sinken", so Schinder. Zudem gibt es die Hypothese, dass eine verminderte Nervenzellenproduktion zu Depressionen führt. Berninger konnte feststellen, dass Mäuse in einer mit Spielzeug angereicherten Umgebung eine gesteigerte Integration der neugebildeten Neurone aufweisen. Dies ist ein wichtiger Anknüpfungspunkt für die Kooperation zwischen den beiden Wissenschaftlern.

Beschädigtes Hirnmaterial regenerieren

Klar ist: Im Hippocampus integrieren sich neue Neuronen in bestehende Netze – aber eben nur im Hippocampus und auch dort nur in einer ganz bestimmten Region. "Warum ist das so?", fragt Berninger. "Können wir das ändern?"

Tatsächlich ist es Berninger und seiner AG gelungen, andere Hirnzellen mittels molekularer Tricks so zu manipulieren, dass sie sich in Zellen ähnlich Nervenzellen umwandeln. Er spricht von der Kunst des Neuronenschmiedens. "Wir wollen damit einen Weg finden, Neurogenese in Hirnregionen, in denen sie eigentlich nicht stattfindet, zu etablieren."

"Dahinter steckt die Idee, dass wir auf diese Weise beschädigtes Hirnmaterial regenerieren könnten", meint Schinder. "Der Vorteil ist, dass wir nicht, wie beim alternativen Ansatz, der Transplantation, mit körperfremden Zellen arbeiten müssen." Ein menschlicher Patient könnte selbst das Zellmaterial für seine Heilung liefern, es würde lediglich dazu angeregt, etwas Ungewöhnliches zu tun.

"Im Moment sind wir noch bei der Grundlagenforschung", sagt Berninger, "aber dieser Zweig der Wissenschaft entwickelt sich sehr schnell. Meine Vision ist, dass wir in 15 Jahren damit beginnen können, Erkrankungen wie Parkinson oder einen Gehirnschlag zu behandeln." Warum gerade Parkinson? "Bei Parkinson ist zuerst nur eine Hirnzellenart betroffen. Eine weitaus größere Herausforderung beginnt da, wo ganze Hirnareale zerstört sind wie beim Schlaganfall."

Dieser Herausforderung wollen sich Schinder, Berninger und ihre Teams in den nächsten Jahren stellten. Der Forschungspreis hat ihnen dafür einen Schub gegeben. Eine vielversprechende Zusammenarbeit über den halben Globus hinweg hat begonnen.