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Gehirnforscher wandeln Viren in Helfer um


Schnupfen- und Tollwutviren als Helfer der Neurowissenschaften

Ein Forschungsteam aus Göttingen veränderte Tollwutviren und Schnupfenviren so, dass eine entschärfte Version der Krankheitserreger entstand. Anhand dieser „zahmen“ Version der Viren konnten die Forschenden neue Erkenntnisse über die Vernetzung des Gehirns gewinnen.

Forschende der Universitätsmedizin Göttingen – Georg-August-Universität konnten die komplexe Vernetzung zwischen den verschiedenen Bereichen des Gehirns sichtbar machen. Dies gelang durch die Hilfe von „umprogrammierten“ Viren. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich im Fachjournal „Cell Reports“ vorgestellt.

Funktionen des Gehirns

Für das Durchführen einer Aktion sind mehrere Bereiche des Gehirns erforderlich. Die verschiedenen Bereiche sind stark miteinander vernetzt, um diese Zusammenarbeit zu ermöglichen. Die Großhirnrinde ist beispielsweise für höhere kognitive Funktionen wie Sinneswahrnehmungen oder Entscheidungsfindungen verantwortlich. Im Kleinhirn werden Bewegungen koordiniert und Erinnerungen werden im Hippocampus gespeichert.

Neue Erkenntnisse zum Tast- und Berührungssinn

Vernetzt sind alle Hirnareale durch Nervenzellen und ihre Synapsen. Auf diese Weise entstehen regelrechte Schaltkreise im Gehirn. Doch welche Nervenzelltypen im Einzelnen für welche Verarbeitung benötigt werden, ist zum Teil immer noch unklar. Das Göttinger Forschungsteam konnte nun mit Hilfe von veränderten Viren klären, welche Schaltkreise im Gehirn für die Verarbeitung von Reizen aktiviert werden, die durch Tasten und Berühren entstehen.

Viren als Helfer

Das Team modifizierte Tollwutviren und schnupfenartige Viren so, dass sie bestimmte synaptische Verschaltungen für bestimmte Nervenzelltyp über das ganze Gehirn hinweg sichtbar machen konnten. Insbesondere Tollwutviren erwiesen sich in diesem Zusammenhang als hilfreich, da sie vorwiegend das Gehirn befallen. Die Forschenden veränderten die Viren so, dass sie ein grün fluoreszierendes Protein in den Gehirnzellen von Mäusen bildeten. Dieses Proteine konnten dann durch bildgebende Maßnahmen sichtbar gemacht werden.

Atlas der synaptischen Verbindungen

Anhand der Starterzelle, an der das Virus eintrat, konnten die Forschenden die genaue Vernetzung aufdecken, über die sich die zahmen Viren weiterverbreiteten. So konnte visualisiert werden, wie bestimmte Zelltypen miteinander verbunden sind. Im Mäusegehirn konnte auf diese Weise ein genauer Atlas über die synaptischen Verbindungen angefertigt werden.

Wertvolle Informationen über neuronale Erkrankungen

Beispielsweise konnte im Rahmen der Studie die genauen synaptischen Verbindungen für sogenannte Parvalbumin-Nervenzellen ausfindig gemacht werden. Dieser Zelltyp spielt bei mehreren neuronalen Erkrankungen eine zentrale Rolle, darunter Schizophrenie, Autismus oder Alzheimer.

Vorteile einer interdisziplinären Zusammenarbeit

„Es ist faszinierend, dass mit wenigen Nanolitern einer Viruslösung die verschiedensten Zelltypen im gesamten Gehirn nachgewiesen werden können und dabei sogar die feinsten strukturellen Details der Nervenzellen sichtbar werden“, resümiert Doktorand Georg Hafner aus dem Studienteam. Diese Studie sei ein gutes Beispiel dafür, dass die Vernetzung von Wissenschaftsdisziplinen, wie in diesem Fall die Neuroanatomie und die Virologie, zu neuen Erkenntnissen führen kann. (vb)

Autoren- und Quelleninformationen

Dieser Text entspricht den Vorgaben der ärztlichen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien sowie aktuellen Studien und wurde von Medizinern und Medizinerinnen geprüft.

Diplom-Redakteur (FH) Volker Blasek

Quellen:

  • Georg Hafner, Mirko Witte, Jochen F. Staiger, u.a.: Mapping Brain-Wide Afferent Inputs of Parvalbumin-Expressing GABAergic Neurons in Barrel Cortex Reveals Local and Long-Range Circuit Motifs. Cell Reports, 2019, cell.com



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