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Folge dem Licht. Eine
deutschameri-kanische Forschergruppe um Professor Josef Käs am
Institut für Experimentelle Physik l der Universität Leipzig ist es
erstmals gelungen, das Wachstum von Nervenzellen per Laserstrahl zu
steuern. Die Technik könnte in der Medizin und bei der Herstellung
biologischer Elektronik-bausteine Anwendung finden. Einmal getrennt
- nie wieder vereint. Wenn die Verbindung zwischen Neuronen des
Zentralnervensystems einmal unterbrochen worden ist, gibt es bisher
keine Möglichkeit, die Verletzung zu reparieren. Die Durchtrennung
der Nervenstränge im Rückenmark etwa hat eine lebenslange
Querschnittslähmung zur Folge. Zwar ist der natürliche Mechanismus
bei der ersten Verflechtung von Nervenzellen bekannt. Doch ist
dieser Prozess so kompliziert und langwierig, dass Mediziner ihn
weder reproduzieren noch zur Heilung einsetzen können. Ein erster
Schritt zur Lösung des Problems ist den Wissenschaftlern um den
Biophysiker Professor Käs nun auf Umwegen gelungen. Statt
Nervenwachs-tum chemisch zu steuern, wurden neuronenartige Zellen zu
beschleunigtem und gerichtetem Wachstum animiert. Dabei wird ein
Laserstrahl von rund vier Mikrometern Durchmesser auf den Wachs- |
stumskegel der Zelle
gelenkt. Derart angeregt, kam es in der bestrahlten Region zu einer
erhöhten Polymeri-sation von Aktin-Proteinen; im Zusam-menspiel mit
so genannten Zellmoto-ren begannen daraufhin die Nervenen-den zu
wachsen - und zwar in einer zehnmal höheren Geschwindigkeit als
unter normalen Bedingungen. Und mit dem Laser ließ sich nicht nur
das Wachstum der Nervenstränge, sondern auch dessen Richtung
bestimmen.
Dazu justierten die Forscher den Laser so, dass nur der äußere
Bereich des Lichtstrahls auf die Zelle traf. Der Zellfortsatz
strebte daraufhin zum Punkt mit der höchsten Strahlungs-intensität.
Indem die Wissenschaftler nun den Laser schrittweise verrückten,
brachten sie den Fühler dazu, ihm zu folgen. Die Lichtleistung des
Lasers war dabei so abgestimmt, dass das Wachstum sich auf den
Bereich der so genannten Lamellipodien an der Spitze des
Wachstumskegels konzentrierte.
Früher hatte man versucht, durch mechanisches Ziehen an einer
Nerven-zelle deren Wachstum auszulösen. Für das Neuron ist dieses
grobe Verfahren nur schlecht verträglich. Im Hirn am
lebenden Menschen etw |
des Lasers hingegen
wäre relativ leicht am offenen Schädel oder im Rückenmark
einzusetzen, um dort gegebenenfalls Neuro-nen zu neuem oder
beschleunigtem Wachs-tum zu verhelfen.
In den nächsten Versuchsreihen wollen die Forscher herausfinden, ob
sich der Nerven-fortsatz zu einem anderen Neuron locken lässt und
mit diesem womöglich eine Verbindung eingeht. Wenn das gelingt, dann
besteht tatsächlich Hoffnung auf die Wiederherstellung eines
geschädigten Ner-vennetzes.
Vorstellbar sind aber auch anderen Anwendungen. So könnte die
Methode zur Herstellung von Schaltkreisen aus Nerven-zellen und
Elektronikbausteinen eingesetzt werden. Auch in der Neurochirurgie
sind Anwendungen denkbar.
Prof. Dr. Josef A. Käs
Universität Leipzig
Institut für Experimentelle Physik l
Linnestraße 5
04103 Leipzig
Telefon: (0341)9732470
Telefax: (0341)9732479
e-mail: jkaes@physik.uni-leipzig.de
www. uni-leipzig. de/~pwm
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