Gen entdeckt, das Immunzellen des Gehirns entstehen lässt
Wie werden aus Blutstammzellen die Immunzellen des Gehirns? Mit einer neuen Labormethode haben Forschende aus Hamburg und Stanford dafür ein entscheidendes Gen gefunden: Elp1. Die Ergebnisse wurden jetzt in Nature veröffentlicht, einem der führenden internationalen Wissenschaftsjournale. Sie könnten helfen, Zelltherapien bei Hirnerkrankungen künftig sicherer und wirksamer zu machen.
Im Gehirn gibt es spezielle Immunzellen, die Mikroglia. Sie räumen auf, beseitigen Abfall und wehren Krankheitserreger ab. Dr. Marius Mader, Arbeitsgruppenleiter am Forschungsinstitut Kinderkrebs-Zentrum Hamburg und Arzt in der Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie des Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE), hat zusammen mit einem Forschungsteam der Stanford University School of Medicine herausgefunden, welches Gen dafür sorgt, dass solche Zellen aus Blutstammzellen entstehen können. Das Gen heißt Elp1. Zugleich haben die Forschenden eine neue Labormethode entwickelt, mit der sich solche Vorgänge erstmals im großen Maßstab untersuchen lassen. Langfristig könnte das helfen, Zelltherapien bei Erkrankungen des Gehirns sicherer und wirksamer zu machen.
Warum die Mikroglia so wichtig sind
Mikroglia machen etwa fünf bis zehn Prozent aller Zellen im Gehirn aus. Bei manchen seltenen, erblichen Hirnerkrankungen arbeiten sie nicht richtig oder fehlen ganz. Ein vielversprechender Ansatz ist deshalb, die kranken Zellen durch gesunde zu ersetzen, die aus Blutstammzellen hervorgehen, etwa mit einer Knochenmark- oder Blutstammzelltransplantation. Erste Anwendungen bei bestimmten seltenen Erbkrankheiten werden bereits erprobt.
Unklar war bisher, was in den Blutstammzellen darüber entscheidet, ob sie sich im Gehirn zu funktionierenden Mikroglia-ähnlichen Zellen entwickeln. Das zu erforschen war schwierig, weil Blutstammzellen im Körper sehr selten sind.
Eine neue Methode macht die Suche möglich
Das Team um Marius Mader nutzte eine neue Technik, um Blutstammzellen im Labor zu vermehren. Die so gezüchteten Zellen verhielten sich nach der Übertragung ins Gehirn von Mäusen wie normale Stammzellen: Sie besiedelten das Gehirn und entwickelten sich zu Zellen, die den Mikroglia in Form und Aufräumfunktion ähneln.
Zusätzlich entwickelte das Team ein Zellkultursystem, in dem Blutstammzellen zusammen mit Stützzellen des Gehirns, sogenannten Astrozyten, wachsen. Die Stützzellen senden ein Signal aus, das die Stammzellen dazu bringt, sich innerhalb weniger Tage zu Mikroglia-ähnlichen Zellen zu entwickeln. Mit der Genschere CRISPR/Cas9 schalteten die Forschenden rund 2.000 Gene einzeln aus, um zu prüfen, welche davon für diese Entwicklung nötig sind.
„Mit dieser Plattform können wir im ganz großen Stil nach Genen suchen, die eine zentrale Rolle spielen. Solche Experimente sind dadurch erst stemmbar geworden. Darin sehe ich persönlich die Hauptinnovation unserer Arbeit“, sagt Dr. Marius Mader.
Elp1: ein überraschender Fund
Besonders auffällig war das Gen Elp1. Bisher kannte man es vor allem aus Nervenzellen. Dort spielt es in der Entwicklung eine Rolle, und Veränderungen in diesem Gen sind unter anderem mit einer seltenen Erbkrankheit des Nervensystems und mit einem Hirntumor bei Kindern, dem Medulloblastom, verbunden. Mit Blutbildung hatte man es bislang nicht in Verbindung gebracht.
Ohne Elp1 können sich Blutstammzellen weder in der Zellkultur noch im lebenden Tier gut zu Immunzellen und Mikroglia-ähnlichen Zellen entwickeln. Fehlt das Gen, gerät die Herstellung von Proteinen in den Zellen aus dem Gleichgewicht, und die Zellen geraten unter Stress. Bereits ausgereifte Mikroglia im Gehirn benötigen Elp1 hingegen nicht. Das Gen wird offenbar nur für die Entstehung neuer Zellen gebraucht, nicht für deren Erhalt.
Ob das auch für den Menschen gilt, prüfte das Team an menschlichen Blutstammzellen, unter anderem aus Nabelschnurblut. Auch hier funktionierte die Umwandlung deutlich schlechter, wenn das Gen ausgeschaltet wurde. Das spricht dafür, dass Elp1 bei Maus und Mensch eine ähnliche Rolle spielt.
Ein Baustein für künftige Zelltherapien
Die neue Plattform lässt sich nun nutzen, um weitere Ansätze systematisch zu testen, etwa ob sich der Zellstress bei fehlendem Elp1 gezielt mindern lässt. Das könnte Zelltherapien zum Ersatz von Mikroglia effizienter machen. Davon könnte auch die Behandlung von Hirntumoren profitieren.
„Nur wenn wir verstehen, welche Gene beteiligt sind und wie sich die Zellen verhalten, können wir uns bei weitergehenden genetischen Veränderungen – auch für therapeutische Zwecke – sicher fühlen“, sagt Marius Mader.
Er betont, dass es sich um Grundlagenforschung an Zellkulturen und Tiermodellen handelt. Bis zu einer Anwendung bei Patientinnen und Patienten sind noch viele weitere Untersuchungen nötig.
Originalpublikation: Mader MMD, Li W, Scavetti A, et al. Elp1 is required for myeloid differentiation and brain repopulation. Nature. Published online October 14, 2026. doi:10.1038/s41586-026-11112-3
