Neue Studie: Detaillierte molekulare Landkarte der Blutgefäße im menschlichen Gehirn von Entwicklung bis Krankheit

BerlinEin Forscherteam aus verschiedenen Ländern hat die erste detaillierte Karte der Blutgefäße im menschlichen Gehirn erstellt. Diese Karte zeigt die Gehirnentwicklung von den frühesten Stadien bis ins Erwachsenenalter und beinhaltet auch verschiedene Krankheiten wie Hirntumore und Gefäßfehlbildungen. Die Studie wurde in Nature veröffentlicht und von der University Health Network in Toronto sowie der Universität Zürich geleitet. Wichtige Beiträge kamen von vielen Institutionen, darunter das Krembil Brain Institute, das Donald K. Johnson Eye Institute und das Princess Margaret Cancer Centre des UHN, sowie von internationalen Partnern wie der Weill Cornell Medicine und dem Memorial Sloan Kettering Cancer Center.

Diese Forschung untersuchte sogenannte Endothelzellen, die in den Blutgefäßen des Gehirns vorkommen. Diese Zellen regulieren die Interaktion des Blutes mit den umgebenden Hirngeweben. Das Team stellte fest, dass sich das Verhalten dieser Zellen in verschiedenen Entwicklungs- und Krankheitsstadien ändert. Das bedeutet, dass Endothelzellen für die Gesundheit des Gehirns und Krankheiten von großer Bedeutung sind. Hier einige wesentliche Erkenntnisse der Studie:

• Im Erwachsenenalter wachsen die Endothelzellen im Gehirn fast gar nicht mehr.
• Bei Erkrankungen wie Hirntumoren nimmt ihr Wachstum wieder zu, ähnlich wie in der frühen Gehirnentwicklung.
• Das Gefäßnetzwerk des Gehirns unterscheidet sich deutlich von dem in peripheren Organen, sowohl im gesunden als auch im kranken Zustand.
• Unter Krankheitsbedingungen können Endothelzellen als ‘antigenpräsentierende Zellen’ fungieren und Immunantworten auslösen.

Die Forscher setzten Einzelzell-RNA-Sequenzierung ein, um über 600.000 Zellen aus 117 Proben menschlichen Hirngewebes, sowohl gesundes als auch krankes, zu analysieren. Diese umfangreichen Daten liefern detaillierte Informationen über die Blutgefäße des Gehirns. Die Ergebnisse deuten auf mögliche Schwachstellen in erkrankten Hirngefäßen hin, die gezielt behandelt werden könnten.

Die Blutgefäße im Gehirn hören normalerweise auf zu wachsen, wenn wir erwachsen werden. In einigen Fällen, etwa bei Hirntumoren oder Gefäßproblemen, können diese Gefäße jedoch wieder zu wachsen beginnen. Dies verschafft Wissenschaftlern wertvolle Erkenntnisse darüber, wie Krankheiten das Gehirn beeinflussen.

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Die Forschung hat herausgefunden, dass sich die Blutgefäße im Gehirn von denen in anderen Organen unterscheiden. Bei Krankheitszuständen nehmen die Blutgefäße im Gehirn jedoch Eigenschaften der Blutgefäße im restlichen Körper an. Die Endothelzellen in der Blut-Hirn-Schranke, die normalerweise schädliche Substanzen abwehren, können sich bei Krankheiten verändern, um das Immunsystem zu unterstützen.

Die Forscher streben mit ihren Erkenntnissen an, die Behandlungen von Hirnerkrankungen zu verbessern. Durch das Verständnis des Wachstums von Blutgefäßen in der frühen Hirnentwicklung und deren Neustart in Krankheitsfällen könnten Wissenschaftler Therapien entwickeln, um diese Prozesse zu stoppen. Die Anwendung solcher Behandlungen zusammen mit Immuntherapien könnte den Patienten ein längeres Leben ermöglichen.

Die umfassende Molekülkarte, die in dieser Studie erstellt wurde, wird ein wertvolles Werkzeug für Wissenschaftler weltweit darstellen. Sie wird Forschern in Bereichen wie der Biologie von Blutgefäßen, der Krebsforschung und der Hirnforschung helfen. Dr. Thomas Wälchli vom Krembil Brain Institute der UHN betont, dass das Verständnis der Gemeinsamkeiten zwischen der frühen Gehirnentwicklung und Krankheiten zur frühzeitigen Erkennung und Behandlung von Hirnerkrankungen führen könnte, was die Gesundheit der Patienten erheblich verbessern würde.