Magnetische Nanopartikel sollen Parkinson-Symptome lindern

Ein Magnetfeld von außen, winzige Partikel im Gehirn und plötzlich bewegen sich Parkinson-Mäuse wieder besser: Ein internationales Forschungsteam hat einen Ansatz getestet, der tiefe Hirnregionen ohne dauerhaft implantierte Elektroden stimuliert. Noch ist die Methode weit von einer Anwendung am Menschen entfernt. Doch sie könnte langfristig eine weniger invasive Alternative zur tiefen Hirnstimulation eröffnen.

Winzige Magnetpartikel ins Gehirn injiziert

Internationale Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, der RWTH Aachen, der Universität Maastricht und der Universität Leuven haben im Rahmen einer Studie ein neues Therapiekonzept erprobt, welches eine Alternative zu herkömmlichen Behandlungsmethoden gegen Parkinson sein könnte. Mithilfe eines Magnetfelds ist es gelungen, die Aktivität von tief im Schädel liegenden Hirnstrukturen gezielt zu beeinflussen.

Die injizierten magnetischen Nanopartikel weisen eine besondere Form und Struktur auf. Sie wurden entwickelt, um Magnetfelder in winzige mechanische Kräfte umzuwandeln. Wenn um das Gehirn herum ein Magnetfeld erzeugt wird, richten sich die Nanopartikel daran aus und erzeugen diese mechanischen Kräfte. Diese können die Zellmembranen in ihrer Umgebung leicht verformen, ähnlich wie wenn man mit dem Zeigefinger gegen die Haut eines Luftballons drückt. Dadurch öffnen sich kleine mechanosensitive Kanäle, durch die geladene Ionen in die Nervenzelle strömen und diese so stimulieren können.

Für die Injektion wurde das Mausmodell stereotaktisch fixiert und das Verfahren im MRT/CT-Scan durchgehend beobachtet. So können die Partikel äußerst präzise in der gewünschten Hirnregion platziert werden. Diese Präzision ist unerlässlich, da die Wirkung davon abhängt, dass der korrekte motorische Schaltkreis angesteuert wird.

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Gehirnschrittmacher als herkömmliche Therapie

Parkinson ist eine Erkrankung des Nervensystems, bei der die Nervenzellen im Gehirn, die den Botenstoff Dopamin produzieren, nach und nach absterben. Dadurch werden die motorischen Schaltkreise gestört und es kommt zu Muskelzittern und anderen Bewegungsstörungen.

Manchen Betroffenen kann ein sogenannter Hirnschrittmacher helfen, ein kleines Gerät, welches unterhalb des Schlüsselbeins implantiert wird. Von dort aus wird über fest implantierte Elektronen die tief liegende Hirnregion, der Nucleus subthalamicus, stimuliert. Durch die Impulse wird die pathologische Aktivität in diesen neuronalen Schaltkreisen verändert, was Bewegungsstörungen lindern kann.

„Der Eingriff ist jedoch vergleichsweise komplex und nicht immer erfolgreich“, erklärt Danijela Gregurec vom Department für Chemie und Pharmazie der FAU. „Viele Parkinson-Kranke schrecken daher davor zurück, oder sie sind keine geeigneten Kandidaten für einen solchen Schrittmacher.“

Die neue Methode könnte vielleicht irgendwann eine schonende Alternative darstellen. Denn durch sie lassen sich tiefe Hirnregionen gezielt beeinflussen, ohne dass dazu dauerhaft Elektroden implantiert werden müssten. Der Unterschied ist dabei, dass die klassische Therapie eine elektrische Verbindung zum Gehirn herstellt. Der FAU-Ansatz nutzt dagegen die natürlich vorhandenen Mechanosensoren der Neuronen, um die Regionen tief im Gehirn zu beeinflussen. Das macht die Behandlung deutlich schonender.

Erprobung am Mausmodell

Die Forschungsgruppe testete die Methode zunächst an Mäusen. Bei den Versuchstieren waren dabei dieselben Nervenzellen beschädigt wie auch bei menschlichen Parkinson-Erkrankten. Die motorische Beeinträchtigung war ebenfalls ähnlich.

Als die Tiere nach dem Eingriff einem Magnetfeld ausgesetzt wurden, verbesserten sich ihre motorischen Fähigkeiten deutlich. „Der Effekt entsprach in etwa dem, was wir nach der Implantation eines Hirnschrittmachers erwartet hätten“, betont Danijela Gregurec.

Die magnetischen Partikel überdauerten im Gehirn über einen mehrmonatigen Testzeitraum. In dieser Zeit hatten die Mäuse keine Entzündungssymptome.

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Suche nach einer noch schonenderen Methode

Die Forschenden rund um Gregurec suchen jetzt nach weiteren Möglichkeiten, diesen Eingriff noch schonender zu machen. So wäre es beispielsweise denkbar, die Partikel gezielt so zu verabreichen, dass sie nach einer einfachen Injektion in die Blutbahn die Blut-Hirn-Schranke überwinden können.

Darüber hinaus wäre es denkbar, kleine Wearables zu entwickeln, die Magnetfelder für diese Stimulation zu erzeugen. Eine mögliche Option ist ein Stirnband, das sich die Patientin oder der Patient bei Bedarf selbst anlegen kann. Es wird aber noch einige Jahre dauern, bis solche Ansätze für den klinischen Einsatz in Betracht gezogen werden können.

Hier geht es zur Publikation in Advanced Science.