„Sun Wukong“ aus der Zellwelt, wie kann man ihn unter dem „Fünf-Elemente-Berg“ hervorholen?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Wang Fei (PhD in Neurowissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

„72 Veränderungen“ der Stammzellen

Das inländische Spiel „Black Myth: Wukong“ erfreut sich in letzter Zeit großer Beliebtheit, nicht nur, weil die inländische Spieleindustrie große Fortschritte gemacht hat, sondern auch, weil das von uns geschaffene Bild des Affenkönigs Sun Wukong so klassisch ist. Also habe ich die klassische Version von „Die Reise nach Westen“ aus dem Jahr 1986 gefunden und sie noch einmal gelesen. Das Bild von Sun Wukong wurde in meinem Kopf wieder lebendig. Natürlich möchte ich heute nicht nur über Sun Wukong sprechen, sondern auch über einen Zelltyp in unserem Körper, der ihm sehr ähnlich ist: die Stammzellen.

"Black Myth: Wukong"-Spielplakat

(Bildquelle: Offizielle Website des Spiels Black Myth: Wukong)

Apropos Sun Wukong: Alle Kinder wissen, dass er die Fähigkeit hat, 72 verschiedene Formen anzunehmen. Stammzellen können sich außerdem in 72 verschiedene Formen oder sogar noch mehr verwandeln. Stammzellen sind ein Zelltyp in unserem Körper mit unbegrenztem Potenzial. Sie können sich in die unterschiedlichsten Zellen verwandeln, beispielsweise in Nervenzellen, Blutzellen, Muskelzellen, Knochenzellen usw. Außerdem können sich Stammzellen von einer in zwei, von zwei in vier verwandeln ... aus einer Stammzelle werden Tausende von Zellen umgewandelt. Das erinnert mich daran, dass sich Sun Wukong durch Auszupfen eines Haares in viele Sun Wukongs verwandeln kann. Wird dies nicht von Stammzellen gelernt?

Ein weiteres Merkmal ist, dass sich Stammzellen weiter vermehren können und man sagen kann, dass sie „unsterblich“ sind, was in gewisser Weise Sun Wukong ähnelt. Man kann sagen, dass mit Stammzellen viele Krankheiten, denen wir im Leben begegnen, überwunden werden können. Wenn ein Patient beispielsweise an Leukämie leidet und nicht genügend weiße Blutkörperchen hat, werden die Stammzellen in unzählige weiße Blutkörperchen umgewandelt. Von nun an werden wir in Fernsehdramen nicht mehr das schmerzhafte Ende sehen, in dem der Protagonist plötzlich an Leukämie stirbt.

Funktionen von Stammzellen

(Bildquelle: The National Academies)

Wir haben auch Stammzellen in unserem Gehirn, sogenannte neuronale Stammzellen. Die neuronalen Stammzellen im Gehirn eines Erwachsenen ähneln jedoch eher Sun Wukong, der unter dem Berg der Fünf Elemente eingeklemmt wird. Er verfügt über alle möglichen Fähigkeiten, kann sie jedoch nicht nutzen.

Die Frage, wie man die ruhenden neuronalen Stammzellen im Gehirn wecken und ihr unbegrenztes Potenzial zur Behandlung von Gehirnerkrankungen freisetzen kann, ist ein wichtiges Thema der modernen wissenschaftlichen Forschung und Medizin. Die Rettung von Stammzellen im erwachsenen Gehirn ist nicht nur von großer Bedeutung. Wenn neuronale Stammzellen im Verlauf der menschlichen Entwicklung nicht rechtzeitig entsiegelt und in andere Zellen umgewandelt werden können, beeinträchtigt dies auch die Entwicklung des Gehirns und kann zu neurologischen Entwicklungsstörungen wie Mikrozephalie, Autismus und Zerebralparese führen. Daher ist die Aktivierung ruhender neuronaler Stammzellen und die Möglichkeit, dass diese neue Neuronen produzieren, für die Reparatur und das Wachstum des Gehirns von entscheidender Bedeutung.

Das erinnert mich daran, dass die wichtigste Episode in „Die Reise nach Westen“ die Begegnung von Tang Monk mit Sun Wukong ist, der unter dem Berg der Fünf Elemente gefangen ist. Stellen Sie sich vor, er hätte diesen Weg nicht eingeschlagen oder den haarigen Affen am Fuße des Berges nicht gesehen oder wäre verscheucht worden, als er ihn sah. Dann hätte es die Geschichte der darauf folgenden einundachtzig Schwierigkeiten nicht gegeben und das Tang-Reich hätte die wahren Schriften des „Mahayana-Buddhismus“ nicht angenommen.

Standbilder aus „Die Reise nach Westen“

(Fotoquelle: CCTV)

Den „Fünf-Elemente-Berg“ erschließen

Wie also können wir die Versiegelung der neuralen Stammzellen entfernen und sie unter dem „Berg der Fünf Elemente“ hervorholen? Zunächst müssen wir wissen, was der „Berg der Fünf Elemente“ ist, der neuronale Stammzellen unterdrückt und sie daran hindert, Magie zu vollbringen.

Labore der Duke University und der National University of Singapore haben gemeinsam die Gründe für den Ruhezustand neuronaler Stammzellen untersucht. Mithilfe von Ultramikroskopie und Live-Cell-Imaging-Techniken entdeckten sie, dass in ruhenden neuronalen Stammzellen einige zytoskelettale Proteine ​​namens F-Aktin (Kettenaktin) vorhanden sind. Diese filamentösen Zytoskelettproteine ​​bewegen sich kontinuierlich während des Übergangs neuronaler Stammzellen vom Ruhezustand zur Aktivierung. Sie wandern allmählich von den Fortsätzen der Zellen in die Zellkörper und sammeln sich dann im Zellkörper, woraufhin sich die Zellen teilen.

Stammzellen

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Man kann sagen, dass es diese Zytoskelette sind, die die Aktivierung neuronaler Stammzellen fest im Griff haben. Sie sind der „Berg der Fünf Elemente“, der auf die neuralen Stammzellen drückt. Ihre Bewegungen ähneln der Bewegung des Fünf-Elemente-Berges, wenn er einstürzt. Solange also der Schlüssel zur Kontrolle der F-Aktin-Bewegung gemeistert wird, können die ruhenden neuronalen Stammzellen freigesetzt werden.

Stilllegung von F-Aktin in neuralen Stammzellen

(Bildquelle: Lin et al., Sci. Adv. 10, eadl4694 (2024))

Wie also rüttelt man am Fünf-Elemente-Berg? Tatsächlich ist der Fünf-Elemente-Berg nicht schwer. Sun Wukong kann es mit seinen eigenen Fähigkeiten umstoßen. Der Schlüssel liegt im Siegel auf dem Fünf-Elemente-Berg, das der Schlüssel zur Unterdrückung des Fünf-Elemente-Bergs ist. Was ist also das Siegel, das das Zytoskelett F-Aktin für neurale Stammzellen kontrolliert?

Das gemeinsame Team entdeckte, dass ein bestimmter Typ des Proteins Formin (kettenartige Aktinpolymerase) die Veränderungen im Zytoskelett F-Aktin steuert und dadurch den Prozess der Aktivierung neuronaler Stammzellen kontrolliert. Als sie im Labor das Formin-Protein entfernten, waren die neuralen Stammzellen nicht mehr in der Lage, von einem Ruhezustand in einen aktivierten Zustand zu wechseln. Natürlich kann sich das Zytoskelett F-Aktin, das neuronale Stammzellen bindet, nicht verändern.

Standbilder aus „Die Reise nach Westen“

(Fotoquelle: CCTV)

In „Die Reise nach Westen“ wurde Sun Wukong vom Tathagata Buddha 500 Jahre lang unter dem Berg der Fünf Elemente eingesperrt, nachdem er im Himmel Chaos angerichtet hatte. Er wurde schließlich von Tang Sanzang gerettet und sie reisten gemeinsam nach Westen, um buddhistische Schriften zu beschaffen, und erlangten schließlich Erleuchtung. Wer also ist „Tang Sanzang“ in unseren Augen? Wie lüftet der „Tang Sanzang“ im Gehirn das Siegel des Fünf-Elemente-Bergs und reaktiviert die ruhenden neuronalen Stammzellen?

Das Forschungsteam entdeckte, dass die Astrozyten im Gehirn der „Meister“ sind, der „Wukong“ gerettet hat. Astrozyten sind ein Untertyp der Gliazellen in unserem Gehirn, die ihren Namen ihrer unregelmäßigen sternförmigen Form verdanken. Ihre allgemeine Funktion besteht darin, Nervenzellen zu schützen und mit Nährstoffen zu versorgen. Hier haben die Forscher eine neue Funktion entdeckt, nämlich die Aktivierung neuronaler Stammzellen.

Die Forscher beobachteten, dass Astrozyten ein Protein namens Fog (gefaltetes Gastrulationsprotein) absondern, das als Signalvermittler fungiert und eine Reihe von Kettenreaktionen auslöst, darunter die Aktivierung des Formin-Proteinwegs zur Kontrolle der Bewegung von Kettenaktin. Letztendlich wecken diese Prozesse die neuralen Stammzellen aus ihrem Ruhezustand und sie beginnen sich zu teilen, wodurch neue Nervenzellen entstehen, die bei der Reparatur und Entwicklung des Gehirns helfen.

Astrozyten

(Bildquelle: ScienCell Research Laboratories)

Intrazelluläre Signalzauber

Durch diesen Vorgang wird deutlich, dass es sich bei der Aktivierung neuronaler Stammzellen durch Astrozyten nicht einfach um das Entfernen des „Siegels“ handelt, sondern dass es sich um einen komplexen Signalübertragungsprozess handelt. Das ist genau so, als der Tang-Mönch das Siegel auf dem Fünf-Elemente-Berg hob, auf dem Boden kniete und bettelte und dabei Zaubersprüche rezitierte. Nur durch den richtigen Zauber kann das Siegel gebrochen werden.

Stellen Sie sich vor, Tang Sengs Kenntnisse des Buddhismus wären nicht ausreichend gewesen und er hätte den Zauberspruch zum Öffnen des Siegels nicht richtig aufsagen können. Dann wäre er nicht in der Lage gewesen, Sun Wukong zu retten. Welchen Zauber verwenden Astrozyten also, um ruhende neuronale Stammzellen in unserem Gehirn freizusetzen?

Standbilder aus „Die Reise nach Westen“

(Fotoquelle: CCTV)

Hier werde ich Ihnen kurz vorstellen, wie Astrozyten ruhende neuronale Stammzellen aktivieren. Wie oben erwähnt, sondern Astrozyten das Fog-Protein ab, und das GPCR genannte Rezeptorprotein in neuralen Stammzellen reagiert dann auf das von den Astrozyten abgesonderte Fog und aktiviert den Signalweg, der die Bildung von Kettenaktin in neuralen Stammzellen steuert.

Dieser Weg umfasst „Signalboten“ wie Gαq, Rho1 und Dia. Die Anweisung, die Versiegelung zu lösen, wirkt sich schließlich über diese Signalboten auf die Aktinkette aus, wodurch diese ihre Form ändert und die ruhenden neuronalen Stammzellen freisetzt.

Signalbote auf der Straße

(Bildquelle: Lin et al., Sci. Adv. 10, eadl4694 (2024))

Dies zeigt, dass der Prozess der Aktivierung ruhender neuronaler Stammzellen durch Astrozyten im Gehirn komplex ist. Sie aktivieren die GPCR-Rezeptoren auf neuralen Stammzellen durch die Sekretion des Fog-Proteins. Die GPCR-Rezeptoren öffnen dann die Aktinkette über den Gαq-Rho1-Dia-Signalweg im Zellkörper der neuralen Stammzelle und aktivieren schließlich die neurale Stammzelle. Dieser Vorgang kann in der Episode „Tang-Mönch rettet Wukong“ der Fernsehserie „Reise nach Westen“ gefilmt werden!

Der scheinbar einfache Vorgang enthält tatsächlich viele Informationen. Für Yang Jie, den Regisseur der 1986 erschienenen Version von „Die Reise nach Westen“, war es nicht leicht, dies zu filmen, und man kann auch sagen, dass die wissenschaftlichen Forscher viele Strapazen auf sich genommen haben, um diesen Prozess im Körper darzustellen.

Astrozyten aktivieren ruhende neuronale Stammzellen

(Bildquelle: Lin et al., Sci. Adv. 10, eadl4694 (2024))

Nach seiner Rettung folgte Sun Wukong Tang Monk auf eine Reise, um Dämonen und Monster zu töten. Nachdem er 81 Schwierigkeiten überwunden hatte, erlangte er schließlich die wahren Schriften zurück und wurde „Buddha des Kampfes und des Sieges“ genannt. Auch im Gehirn erfüllen aktivierte neuronale Stammzellen großartige Funktionen. Rechtzeitig aktivierte neuronale Stammzellen können sich während der Gehirnentwicklung in verschiedene Arten von Nervenzellen verwandeln und so die durch neurologische Entwicklungsstörungen verursachten Beeinträchtigungen der Wahrnehmung, Kommunikation, des Anpassungsverhaltens und der psychomotorischen Fähigkeiten erheblich reduzieren.

Abschluss

Durch das Studium dieses Prozesses haben wir den „Zauber“ gemeistert, um neuronale Stammzellen freizusetzen und „Tang-Mönche“ zu werden. Wenn wir es brauchen, können wir den Zauberspruch aufsagen, um neuronale Stammzellen zu aktivieren. Wir wissen beispielsweise, dass GPCR ein Schlüsselschritt im Zauber ist und dass die GPCR-Proteinfamilie zu einem wichtigen Wirkstoffziel für die Behandlung verschiedener Krankheiten geworden ist. Wenn wir Medikamente entwickeln, die auf CPCR abzielen, können wir die Reaktivierung neuronaler Stammzellen kontrollieren.

Diese Idee bietet eine potenzielle Strategie für die Verwendung vorhandener Medikamente zur Behandlung neurologischer Entwicklungsstörungen und eröffnet uns zudem eine neue Möglichkeit zur Aktivierung neuronaler Stammzellen.