Mäuse und Ratten, obwohl beide zur Familie der Nagetiere gehören, sind in der Evolutionsskala etwa 20 Millionen Jahre voneinander getrennt. Trotz dieser Divergenz ist es Forschern gelungen, ein bemerkenswertes Experiment durchzuführen, indem sie Mäuse mit hybriden Gehirnen schufen, die Neuronen von Ratten enthalten. Diese Mäuse waren dadurch in der Lage, Gerüche so wahrzunehmen, wie es Ratten tun.
Dieser Durchbruch zeigt die bemerkenswerte Flexibilität des Gehirns, Zellen verschiedener Arten zu integrieren und zu nutzen und könnte möglicherweise den Weg für bahnbrechende Ansätze bei Mensch-Maschine-Schnittstellen und Zelltransplantationstherapien ebnen.
Unter der Leitung von Kristin Baldwin von der
Columbia Universität führte das Forscherteam Ratten-Stammzellen in Blastozysten von Mäusen ein, einer frühen Entwicklungsstufe, die nur wenige Stunden nach der Befruchtung auftritt. Diese Technik, bekannt als Blastozysten-Komplementierung, ähnelt jener, die zur Erstellung von Mäusen mit menschlichen Immunsystemen verwendet wird, welche sich als mächtige Forschungswerkzeuge erwiesen haben. Bis zu dieser Studie war es jedoch nicht gelungen, hybride Gehirne aus zwei verschiedenen Arten zu schaffen.
In ihren ersten Hybrid-Experimenten untersuchten die Forscher die Lokalisation der Rattenneuronen im Mäusegehirn. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Rattenzellen entwickelten und Verbindungen in ähnlicher Weise wie die der Mäuse knüpften, was die Möglichkeit einer funktionsfähigen Integration der Rattenneuronen demonstrierte. Diese Integration erwies sich insbesondere im olfaktorischen System als besonders effektiv, was für die Mäuse bei der Nahrungssuche und der Vermeidung von Raubtieren nützlich ist.
Bei Tests zur olfaktorischen Empfindlichkeit dieser Hybridmäuse durch Verstecken von Keksen in ihrem Käfig stellten die Forscher überraschend fest, dass die Mäuse sie mithilfe der Rattenneuronen auffinden konnten. Allerdings zeigten sich einige Mäuse geschickter als andere, was die Komplexität des neuronalen Ersatzes und die Notwendigkeit gezielter Strategien zur Eliminierung dysfunktionaler Neuronen bei neurodegenerativen und neuroentwicklungsbedingten Störungen unterstreicht.
Diese Forschungsarbeiten eröffnen neue Perspektiven, insbesondere im Hinblick auf das Verständnis und die Behandlung neurologischer Erkrankungen beim Menschen. Durch ein besseres Verständnis der Zellfunktionalität und -integration könnte diese Forschung die Entwicklung von Modellen für Zustände wie Parkinson-Krankheit und Epilepsie beschleunigen, wertvolle Möglichkeiten für Zellersatztherapien und Mensch-Maschine-Schnittstellen bieten und möglicherweise sogar auf Neuronen von Primaten ausgeweitet werden, was die Erforschung menschlicher neurologischer Störungen näher bringen könnte.
Artikelverfasser: Cédric DEPOND
Quelle: Cell