Ein neuer Schritt bei der Wiedergewinnung von Gehirnzellen
Die derzeit zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit eingesetzten Methoden konzentrieren sich meist darauf, das Fortschreiten der Erkrankung zu verlangsamen. Dass verlorene Neuronen im erwachsenen Gehirn nicht von selbst erneuert werden können, macht die Umkehrung von Hirnschäden zu einer der größten medizinischen Herausforderungen. In einer neuen von Forschern der University of South Carolina durchgeführten Studie wurden dagegen mithilfe der Polymer-Nanogel-Technologie unterstützende Zellen im Gehirn in funktionsfähige Neuronen umgewandelt.
In der in der Fachzeitschrift Cell Biomaterials veröffentlichten Studie kam ein auf Nanopartikeln basierendes Transportsystem namens Nano-ERASER zum Einsatz. Das die Blut-Hirn-Schranke überwindende Nanogel zielt auf Astrozyten, die Neuronen unterstützen und unter geeigneten Bedingungen das Potenzial haben, sich in neue Neuronen umzuwandeln. Mithilfe von Anti-Körper-Frachten, die auf das Protein PTBP1 abzielen und es abbauen, wurde erreicht, dass sich Astrozyten in neue und gesunde Neuronen umwandelten.
Labortests und Verhaltensverbesserungen
Die Wirkung der Methode wurde zunächst in Zellkulturen und 3D-Organoidsystemen untersucht.
Auch bei Experimenten mit im Labor erzeugten Miniaturmodellen des Gehirns zeigte sich, dass sich Astrozyten nach einer Verringerung der PTBP1-Spiegel in aktive Neuronen umwandelten. Analysen mit Mikroelektroden-Arrays bestätigten, dass sich diese entstandenen Neuronen vollständig mit den bestehenden neuronalen Netzwerken verbanden und wie normale Neuronen elektrische Signale übertrugen.
In der nächsten Phase der Experimente erhielten Mäuse, bei denen ein Alzheimer-Modell erzeugt worden war, zwei Injektionen. Nach der Behandlung erlangten die Mäuse ihre Fähigkeit zum Nestbau wieder, und bei Tests im Wasserlabyrinth absolvierten sie komplexe Routen in kürzerer Zeit. Untersuchungen ergaben, dass die neurologische Entzündung im Gehirn zurückging und die Neuronendichte deutlich zunahm.
Präklinische Phase und Pläne für die Zukunft
Die Wissenschaftler, die die Studie durchgeführt haben, geben an, dass die gewonnenen Neuronen ihre Lebensfähigkeit über lange Zeit erhalten konnten und die synaptische Struktur erfolgreich wiederhergestellt haben. Allerdings müssen die langfristigen Auswirkungen der Methode untersucht und in Primatenmodellen bestätigt werden, damit sie in die klinische Anwendung beim Menschen übergehen kann. Das Forschungsteam plant, als nächsten Schritt mit Tests an Primaten zu beginnen.