Gehirn-Immunzellen eines Geschwistertieres können im Gehirn überleben

Zwillingsgeburten sind bei Weißbüschelaffen (Marmosets) ungewöhnlich. Im Mutterleib teilen die Zwillinge einen gemeinsamen Blutkreislauf, wodurch Stammzellen eines Fötus in den anderen wandern können. Das Ergebnis ist ein lebenslanger Chimärismus: Die Tiere tragen Zellen mit zwei verschiedenen Genomen. Die Forschenden untersuchten, wie weit sich dieser Chimärismus ins Gehirn erstreckt – mithilfe einer Zelltyp-Analyse von RNA-Sequenzierungsdaten aus mehreren Hirnregionen und Organen verschiedener Marmosets. Die Studie wurde in eLife veröffentlicht.

Die Befunde waren auffallend spezifisch. Chimärismus im Gehirn wurde ausschließlich in Mikroglia, den Immunzellen des Gehirns, sowie in Hirn-Makrophagen nachgewiesen. Bei einigen Tieren stammten 20 bis 52 Prozent der Mikroglia in einer bestimmten Hirnregion von einem Geschwistertier. Neuronen, Stützzellen (Glia) und andere Gehirn-Zelltypen zeigten keinen Chimärismus. Alle vom Geschwister stammenden Zellen ließen sich auf Blutzell-Linien zurückführen.

Mikroglia folgen ihrer Umgebung, nicht ihren Genen

Bemerkenswert ist, dass die Genaktivität der Mikroglia stärker durch die lokale Hirnumgebung geprägt wurde als durch die genetische Herkunft der Zellen. Zellen mit dem Genom eines Geschwistertieres, die sich in einer bestimmten Hirnregion ansiedelten, begannen sich wie die dort ansässigen Mikroglia zu verhalten. Das deutet darauf hin, dass die regionale Hirnumgebung einen dominanten Einfluss auf die Funktion von Mikroglia ausübt – unabhängig davon, welches Genom sie tragen.

Das schafft ein einzigartiges Forschungsmodell. Normalerweise ist es nahezu unmöglich, die Auswirkungen von Gen-Varianten in Mikroglia unabhängig von anderen Zelltypen zu untersuchen. Bei Marmosets ermöglicht der natürliche Chimärismus genau das: den Vergleich, wie sich Mikroglia mit zwei verschiedenen Genomen in derselben Hirnumgebung verhalten.

Bedeutung für die Gehirngesundheit im Alter

Mikroglia spielen eine zentrale Rolle bei Neuroinflammation, der Beseitigung zellulärer Ablagerungen und dem Risiko für neurodegenerative Erkrankungen. Veränderungen in ihrem Verhalten und ihrer Zusammensetzung sind mit dem Altern und Erkrankungen wie Alzheimer assoziiert. Das Marmoset-Modell könnte dabei helfen, zu klären, inwieweit Genetik oder Umgebung die Funktion von Mikroglia im alternden Gehirn steuert. Direkte Auswirkungen auf den Menschen wurden noch nicht nachgewiesen, doch das Modell eröffnet neue Ansätze für die Forschung.

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