Wissenschaftler:innen der Hokkaido-Universität gelang ein bedeutender Schritt in Richtung der Heilung von Gehirnzellen. Sie verwenden Hydrogel-Materialien in Kombination mit neuralen Stammzellen, um neues Hirngewebe zu züchten. Neurale Stammzellen sind Stammzellen im Nervensystem mit der Fähigkeit zur Selbsterneuerung und zur Bildung differenzierter Vorläuferzellen, aus denen unter anderem Nervenzellen entstehen. Hydrogele sind meist hochporöse Kunststoffe, die mit Wasser gefüllt sind.
Kultivierung in den Hydrogel-Poren
Als ersten Schritt haben die Expert:innen ein Hydrogelmaterial entwickelt, in dem neurale Stammzellen überleben können. Das Forscherteam fand heraus, dass ein elektrisch neutrales Gel zu den besten Resultaten führte. Darin bildeten sich Poren, in denen Zellen kultiviert werden konnten. "Als ich die 3D-Struktur der porösen Hydrogele sah, die mein Kollege Tomás in einem Meeting zeigte, dachte ich, sie könnten in regenerativen Behandlungen als Gerüst für die Kultivierung von Nervenzellen verwendet werden", so Wissenschaftler Satoshi Tanikawa.
Als dieses Gel für den Prozess optimiert war, tränkte er es mit einem Wachstumsfaktor-Serum, und pflanzte es in ein beschädigtes Mäusegehirn ein. Nach drei Wochen waren Immunzellen und neuronale Zellen aus dem umgebenden Hirngewebe in das Hydrogel eingedrungen und Blutgefäße gewachsen.
Nach 40 Tagen erste Erfolge sichtbar
Zu diesem Zeitpunkt injizierten die Forscher:innen neurale Stammzellen in das Hydrogel. Nach 40 Tagen war die Überlebensrate der Stammzellen hoch, und einige hatten sich in neue Astrozytenzellen oder neuronale Zellen differenziert, also neues Hirngewebe gebildet. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler:innen den optimalen Zeitpunkt für die Injektion der neutralen Stammzellen herausfinden.
"Hirninfarkte, bei denen Gewebe von der Versorgung mit Sauerstoff abgeschnitten werden, sind eine schwere Krankheit", erklärt Tanikawa. Die Sterblichkeit sei hoch, und diejenigen, die überleben, hätten mit schweren Folgeschäden zu kämpfen. "Ich glaube, dass unsere Arbeit zur Grundlage für medizinische Behandlungen von diesen Patienten werden kann", sagt Tanikawa abschließend.
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