Gedächtnis in der Spritze?

11. Juni 2018 | Von | Kategorie: grundlagenforschung

Alexis Bédécarrats et al.: RNA from trained Aplysia can induce an epigenetic engram for long-term sensitization in untrained Aplysia. eNeuro 5, 21.05.2018, doi: 10.1523/ENEURO.0038-18.2018.

Der Kalifornische Seehase Aplysia Californica ist eine Meeresschnecke, die bei Gefahr Tinte ausstößt. Er wird wegen seines einfachen Nervensystems und der großen Nervenzellen von Neurobiologen als Versuchstier geschätzt (Bildrechte: Genny Anderson / Wikipedia).

Lässt sich Gelerntes mit einer Spritze übertragen? Ein Stück weit offenbar schon. David L. Glanzman von der University of California, Los Angeles, und Kollegen übertrugen ein Verhalten, das sie Seehasen der Art Aplysia californica antrainiert hatten, nur durch die Weitergabe von epigenetisch aktiven  nichtkodierenden RNAs auf gänzlich untrainierte Meeresschnecken.

Die Forscher machten einige Schnecken zunächst sensibel für leichte Berührungen der Siphon genannten Wasserausstoßröhre. Auch wenn es sich letztlich nur um einen Reflex handelt, so benutzen Biologen diese Reaktion schon lange als Modell für Lernverhalten. Nun entnahmen die Kalifornier Flüssigkeit aus den Nervenzellen trainierter Schnecken und isolierten darin befindliche RNA-​Moleküle. Diese spritzten die Forscher ins Gefäßsystem solcher Seehasen, die noch nicht trainiert waren. Anschließend verhielten sich die Schnecken wie die RNA-Spender. Offenbar gelangten RNAs ins Nervensystem der Seehasen und justierten es neu. Mit ihnen übertrug sich eine Art Information. Transplantierten die Forscher hingegen RNAs aus den Zellen untrainierter Schnecken, hatte das keine Auswirkung. Zudem wirkten die RNAs nicht auf jede Nervenzelle gleich. Isolierte Aplysia-​Zellen reagierten auf die Stoffe nur, wenn es sich um so genannte sensorische Neuronen handelte, also um Zellen, die Sinnesinformationen zum Nervensystem der Tiere leiten.

Im letzten Schritt blockierten die Kalifornier bei einigen Schnecken, denen sie RNA sensibilisierter Tiere gespritzt hatten jenes Enzym (DNMT), das Methylgruppen an die DNA anbaut und in aller Regel dafür sorgt, dass benachbarte Gene weniger gut abgelesen werden können. Nun blieb die Gedächtnisspritze wirkungslos. Die RNA hatte offenbar den Partner verloren, mit dessen Hilfe sie ihre Information ins epigenetische System überträgt. Das ist zum einen ein klarer Hinweis darauf, wie die Nervenzellen von Aplysia sich überhaupt sensibilisieren, nämlich indem sie das Muster der DNA-​Methylierung in ihrem Erbgut verändern. Und es ist zum anderen einer der ersten Belege dafür, dass auch bei Tieren ähnlich wie bei Pflanzen RNAs als Wegweiser für epigenetische Veränderungen dienen können.

So besehen ist das Experiment aus Kalifornien durchaus eine Sensation. Aber anders als viele Schlagzeilen uns glauben machen wollten, ist es eines gewiss nicht: ein Hinweis, dass Tiere Langzeiterfahrungen epigenetisch speichern, und dass man deshalb auch menschliche Erinnerungen einfach so per Spritze transplantieren kann. Immerhin bestätigt sich nun eine Reihe früherer Experimente bei Pflanzen und Pilzen, die zeigen, dass Zellen unterschiedlicher Organismen epigenetische Informationen per RNA austauschen können (siehe Newsletter Epigenetik 4/2011 und 28). Bei Mäusen wirken RNAs vermutlich sogar als „Boten zwischen den Generationen“ (Newsletter Epigenetik 3/2013 und  2/2014). Und selbst für den Menschen veröffentlichten Forscher aus den USA jüngst erste Indizien, dass psychische Risiken per RNA-Bortschaft im Sperma über Generationsgrenzen hinweg vererbt werden könnten (Artikel Stress-Boten im Sperma).

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