Etablierung und Evaluierung eines in vitro Modells der Hörbahn aus neuronalen Stammzellen

Bei einer sensorineuralen Schwerhörigkeit kommt es nicht nur zu einem Verlust der Haarzellen der Cochlea, sondern auch zu einer Degeneration der neuronalen Strukturen der Hörbahn. In den vergangenen Jahren sind neuronale Stammzellen im Ganglion spirale (Liu et al. 2010), im Nucleus Cochlearis (Rak et al. 2011) und im Colliculus inferior (Völker et al. 2019) beschrieben worden. Eine Regeneration der Hörbahn wäre zur Therapie der Schwerhörigkeit wünschenswert. Bisher sind aber grundlegende Fragen offen, insbesondere einer möglichen Interaktion der neuronalen Stammzellen, welche Voraussetzung für einen therapeutischen Einsatz wäre.

Um diese Interaktionen zu untersuchen, wurde ein Setup entwickelt, um die Stammzellen getrennt in Zellkultur zu halten und anschließend als Einzelzellen gemeinsam zu kultivieren. Nach einer definierten Zeit in Kultur wurden die Zellen fixiert und mit spezifischen Antikörpern gegen neuronale Stammzellen (Nestin und Sox2), neuronale Zellarten (ß-III Tubulin, GFAP und MBP) und synaptische Proteine (Synapsin und Synaptophysin) gefärbt. Zusätzlich wurden funktionelle Untersuchungen mittels Ca-Imaging durchgeführt.

In Co-Kultivierung zeigte sich eine Interaktion aller drei neuronalen Stammzelllinien. Die Neurosphären differenzieren sich im gebildeten Netzwerk in alle neuronalen Zellarten aus. Zwischen neuronal differenzierten Zellen konnte eine Synapsenbildung beobachtet werden. Erste funktionelle Untersuchungen ergaben eine neuronale Aktivität der Netzwerke.

Zusammenfassend konnte mit dem Aufbau des Setups eine Co-Kultivierung neuronaler Stammzellen aus unterschiedlichen Kerngebieten ein in-vitro Modell der Hörbahn erreicht werden. Dieses Modell ermöglicht die Untersuchung der Hörbahn auf molekularbiologischer und elektrophysiologischer Ebene.

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Article published online:
10 June 2020