Hoffnung für Alzheimer-Betroffene: Nanopartikel regenerieren Hirnzellen

Das erwachsene Gehirn kann verlorene Nervenzellen kaum ersetzen. Bei Alzheimer verschärft das den Krankheitsverlauf: Entzündungen zerstören Neuronen schneller, als der Körper sie nachbilden kann, besonders im Hippocampus, der Schaltzentrale für Gedächtnis und Orientierung. Betroffene verlieren dadurch schrittweise Erinnerungen, Orientierungssinn und irgendwann auch die Fähigkeit, sich selbst zu versorgen. Zugelassene Medikamente setzen bislang vor allem an Entzündungsprozessen an und bremsen den Verlust bestenfalls, aufhalten oder umkehren können sie ihn nicht. Ein Team der University of South Carolina um den Pharmazeutik-Professor Peisheng Xu verfolgt nun einen anderen Ansatz: Mit Nanopartikeln lassen sich Stützzellen im Gehirn direkt in funktionsfähige Neuronen umprogrammieren und so tote Hirnregionen neu besiedeln.

Brain Scan — Foto: MRT Scans, Gerwin Sturm, Flickr, CC BY-SA 2.0

Ein blockierendes Protein als Ziel

Astrozyten versorgen Nervenzellen normalerweise mit Energie und regulieren den chemischen Haushalt im Gehirn. Unter bestimmten Bedingungen können sich diese sternförmigen Stützzellen jedoch selbst in funktionsfähige Neuronen verwandeln. Ein Protein namens PTBP1 verhindert das im Normalfall, indem es an RNA in den Astrozyten bindet. Frühere Studien lieferten widersprüchliche Hinweise darauf, ob eine Hemmung von PTBP1 allein ausreicht, um im lebenden Gehirn neue Nervenzellen entstehen zu lassen.

Nanogel schleust Antikörper ins Gehirn

Xu und sein Team entwickelten dafür ein System namens Nano-ERASER: ein Nanogel, das die Blut-Hirn-Schranke überwindet und gezielt Antikörper in Astrozyten transportiert. Dort bauen die Antikörper PTBP1 gezielt ab und lösen die Umwandlung in Neuronen aus. Anders als Gen-Editierungswerkzeuge wie CRISPR verändert das Verfahren keine DNA und lässt sich umkehren, was das Risiko unerwünschter Langzeitfolgen senken soll. „Wir müssen uns keine Sorgen über mögliche Nebenwirkungen auf genetischer Ebene machen“, sagt Xu. Zunächst testete das Team die Methode an menschlichen Astrozytenkulturen sowie an Hirnorganoiden, kleinen Gewebemodellen, die Alzheimer-Merkmale nachbilden. In beiden Fällen sank der PTBP1-Spiegel deutlich, und es entstanden funktionsfähige neue Nervenzellen.

Mäuse bauen wieder bessere Nester

Im Tierversuch behandelte das Team Mäuse mit Alzheimer-typischen Symptomen. Innerhalb weniger Wochen verbesserte sich ihr Nestbauverhalten, ein etablierter Indikator für kognitive Fähigkeiten bei Nagetieren, deutlich. Auch in einem Wasserlabyrinth fanden die Tiere den Ausgang schneller als zuvor, ein Hinweis auf verbessertes Lernen und Gedächtnis. Die Gehirne der behandelten Mäuse zeigten zudem eine höhere Neuronendichte, weniger Entzündungsreaktionen und reduzierte Ablagerungen von Amyloid-beta, einem Kennzeichen der Alzheimer-Erkrankung. Schon nach einer einzigen Injektion unterschied sich das Verhalten der behandelten Tiere von dem der unbehandelten Kontrollgruppe, nach zwei Injektionen verstärkte sich der Effekt weiter.

Weg zur klinischen Anwendung noch weit

Die Ergebnisse beantworten eine seit Jahren offene Frage der Regenerationsforschung: Eine gezielte PTBP1-Hemmung kann demnach tatsächlich neue, funktionsfähige Neuronen im erwachsenen Gehirn erzeugen, ganz ohne Eingriff ins Erbgut. Bis zur Anwendung am Menschen bleibt dennoch ein weiter Weg. Xus Team plant als Nächstes Langzeitstudien zur Wirksamkeit sowie Versuche an nichtmenschlichen Primaten, bevor klinische Studien am Menschen überhaupt infrage kommen. Gelingt der Sprung in die Klinik, wäre das für Alzheimer-Patient:innen erstmals ein Ansatz, der verlorene Hirnfunktion nicht nur verlangsamt, sondern tatsächlich zurückgewinnt.

via Scimex