US-Wissenschaftler haben ein neues Medikament entwickelt, das bei Mäusen mit Wirbelsäulenverletzungen die Zellregeneration fördert und Lähmungen rückgängig macht, sodass sie innerhalb von vier Wochen nach der Behandlung wieder laufen können.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft am Donnerstag, und das Team der Wissenschaftler der Northwestern University, das dahinter steht, hofft, sich bereits im nächsten Jahr an die Food and Drug Administration (FDA) zu wenden, um Versuche am Menschen vorzuschlagen.
“Das Ziel unserer Forschung war es, eine übersetzbare Therapie zu entwickeln, die in die Klinik gebracht werden kann, um zu verhindern, dass Personen nach schweren Traumata oder Krankheiten gelähmt werden”, sagte Samuel Stupp von Northwestern, der die Studie leitete, gegenüber AFP.
Die Heilung von Lähmungen ist ein langjähriges Ziel der Medizin, und andere Spitzenforschung auf diesem Gebiet umfasst experimentelle Behandlungen mit Stammzellen, um neue Neuronen (Nervenzellen) herzustellen, Gentherapie, die dem Körper sagt, dass er bestimmte Proteine produzieren soll, um die Nervenreparatur zu unterstützen, oder Injektionen Proteine.
Stupps Team hingegen nutzte Nanofasern, um die Architektur der extrazellulären Matrix nachzuahmen – ein natürlich vorkommendes Netzwerk von Molekülen, die das Gewebe umgeben und für die Unterstützung von Zellen verantwortlich sind.
Jede Faser ist etwa 10.000 Mal schmaler als ein menschliches Haar und besteht aus Hunderttausenden bioaktiver Moleküle, die als Peptide bezeichnet werden und Signale übertragen, um die Nervenregeneration zu fördern.
Die Therapie wurde als Gel in das Gewebe injiziert, das das Rückenmark von Labormäusen 24 Stunden nach dem Einschnitt in ihre Wirbelsäule umgab.
Illustration von Biomolekülen (grün und orange), die mit Zellen kommunizieren, um beschädigtes Rückenmark zu reparieren. (Mark Seniw)
Das Team beschloss, einen Tag zu warten, da Menschen, die durch Autounfälle, Schüsse usw. verheerende Wirbelsäulenverletzungen erleiden, auch Verzögerungen bei der Behandlung erfahren.
Vier Wochen später erlangten die Mäuse, die die Behandlung erhielten, ihre Gehfähigkeit wieder fast so gut wie vor der Verletzung. Diejenigen, die unbehandelt blieben, taten es nicht.
Die Mäuse wurden dann eingeschläfert, um die Auswirkungen der Therapie auf zellulärer Ebene zu untersuchen, und das Team stellte dramatische Verbesserungen des Rückenmarks fest.
Die abgetrennten Verlängerungen von Neuronen, die Axone genannt werden, wurden regeneriert, und Narbengewebe, das als physikalische Barriere für die Regeneration fungieren kann, wurde signifikant verringert.
Darüber hinaus hatte sich eine isolierende Axonschicht namens Myelin, die für die Übertragung elektrischer Signale wichtig ist, neu gebildet, Blutgefäße, die verletzte Zellen mit Nährstoffen versorgen, hatten sich gebildet und mehr Motoneuronen überlebten.
“Tanzende” Moleküle
Eine wichtige Entdeckung des Teams war, dass die Erzeugung einer bestimmten Mutation in den Molekülen ihre kollektive Bewegung verstärkt und ihre Wirksamkeit erhöht.
Dies liegt daran, dass Rezeptoren in Neuronen von Natur aus in ständiger Bewegung sind, erklärte Stupp.
Die Forscher testeten tatsächlich zwei Versionen der Behandlung – eine mit der Mutation und eine ohne – und fanden heraus, dass Mäuse, die die modifizierte Version erhielten, mehr Funktionsfähigkeit wiedererlangten.
(Labor Samuel I. Stupp/Northwestern University)
Oben: Regenerierende Blutgefäße (rot) wachsen durch Rückenmarkszellen (blau) zelluläres Stützgewebe (grün) 12 Wochen nach der Verletzung.
Das von den Wissenschaftlern entwickelte Gel ist das erste seiner Art, könnte aber eine neue Generation von Medikamenten einleiten, die als “supramolekulare Medikamente” bekannt sind, da die Therapie aus einer Ansammlung vieler Moleküle und nicht aus einem einzelnen Molekül besteht, sagte Stupp.
Laut dem Team ist es sicher, weil sich die Materialien innerhalb weniger Wochen biologisch abbauen und zu Nährstoffen für die Zellen werden.
Stupp hofft, als nächstes schnell direkt zu Humanstudien übergehen zu können, ohne dass weitere Tierversuche, beispielsweise an Primaten, erforderlich sind.
Dies liegt daran, dass das Nervensystem bei allen Säugetierarten sehr ähnlich ist und “es gibt nichts, was Patienten mit Rückenmarksverletzungen helfen könnte, und dies ist ein riesiges menschliches Problem”, sagte er.
Laut offiziellen Statistiken leben allein in den USA fast 300.000 Menschen mit einer Rückenmarksverletzung. Ihre Lebensdauer ist kürzer als bei Menschen ohne Wirbelsäulenverletzung und hat sich seit den 1980er Jahren nicht verbessert.
“Die Herausforderung wird darin bestehen, wie die FDA diese Therapien betrachten wird, da sie völlig neu sind”, prognostizierte Stupp.
Bildunterschrift Titelbild: Rückenmark (grün und blau) mit regenerativen Axonen (rot), die in Richtung des zentralen Schadens strömen.
© Agence France-Presse