BERLIN / LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende der Charité und des Max Delbrück Centers haben einen bedeutenden Durchbruch in der Neuroforschung erzielt. Sie konnten den ultraschnellen Prozess der Neurotransmitter-Freisetzung in Synapsen mikroskopisch festhalten. Diese Erkenntnisse könnten neue Wege zur Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie Epilepsie eröffnen.
Die Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt ist ein entscheidender Moment in der Kommunikation zwischen Nervenzellen. Forschende der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des Max Delbrück Centers haben es geschafft, diesen ultraschnellen Prozess mikroskopisch zu dokumentieren. Dabei handelt es sich um einen Vorgang, der nur wenige Millisekunden dauert, bei dem ein Vesikel mit Neurotransmittern zur Zellmembran wandert, mit ihr verschmilzt und seine Botenstoffe freisetzt.
Unter der Leitung von Prof. Christian Rosenmund, stellvertretender Direktor des Instituts für Neurophysiologie an der Charité, und Dr. Jana Kroll, gelang es dem Team, diesen Prozess in Echtzeit zu beobachten. Die Forschenden nutzten Nervenzellen von Mäusen, die durch Optogenetik so modifiziert wurden, dass sie auf Lichtsignale reagieren. Diese Methode ermöglichte es, die Zellen innerhalb von Millisekunden in extrem kaltem Ethan zu schockgefrieren, wodurch alle zellulären Vorgänge sofort zum Stillstand kamen und elektronenmikroskopisch sichtbar gemacht werden konnten.
Ein bemerkenswertes Detail, das die Wissenschaftler entdeckten, war die Verbindung der Vesikel über kleine Filamente. Diese Struktur könnte erklären, wie Neuronen über längere Zeiträume hinweg Signale senden und ihre Kommunikation aufrechterhalten können. Diese Erkenntnisse sind nicht nur für das Verständnis der Gehirnfunktion von Bedeutung, sondern auch für die Entwicklung neuer Therapien bei neurologischen Erkrankungen wie Epilepsie, bei denen Mutationen in Proteinen, die an der Vesikelfusion beteiligt sind, eine Rolle spielen.
Die Technologie, die für diese Beobachtungen entwickelt wurde, könnte weitreichende Anwendungen in der Struktur- und Zellbiologie finden. Dr. Jana Kroll plant, ihre Experimente mit menschlichen Neuronen zu wiederholen, die aus Stammzellen gewonnen werden. Diese Zellen sind jedoch extrem empfindlich und benötigen im Labor mehrere Wochen, um Synapsen zu entwickeln. Dennoch könnten die gewonnenen Erkenntnisse einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung zielgerichteter Therapien leisten.
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