Nanopartikel lassen Alzheimer verschwinden – bei Mäusen
Nanopartikel lassen Alzheimer-Mäuse genesen: Neue Therapie setzt an der Blut-Hirn-Schranke an. Hoffnung für künftige Behandlungen.
Alzheimer-Forschung: Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskop-Bilder von Mäusegehirnen 12 Stunden nach der Behandlung (links) bzw. Nichtbehandlung (rechts) mit Nanopartikeln. Die Gehirne wurden analysiert, um die Menge der Aβ-Plaque-Ablagerungen zu bestimmen. Rot: Aβ-Plaques. Grün: Gefäße der Blut-Hirn-Schranke.
Foto: Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC)
Eine neue Studie macht Hoffnung im Kampf gegen Alzheimer. Ein internationales Team aus Spanien, China und Großbritannien hat Nanopartikel entwickelt, die im Mausmodell erstaunliche Wirkungen zeigen. Tiere, die zuvor deutliche Gedächtnisprobleme hatten, verhielten sich nach der Behandlung wieder wie gesunde Artgenossen.
Der Ansatz unterscheidet sich deutlich von bisherigen Therapien. Statt Medikamente über Nanopartikel ins Gehirn zu schleusen, wirken die winzigen Partikel hier selbst als Wirkstoff. Forschende sprechen von „supramolekularen Arzneien“. Entscheidend ist, dass die Blut-Hirn-Schranke wieder ins Gleichgewicht gebracht wird. Diese Barriere schützt unser Gehirn vor Schadstoffen, kann im Krankheitsfall aber auch zum Problem werden.
Das Energiefresser-Organ braucht saubere Wege
Unser Gehirn ist ein Hochleistungsorgan. Erwachsene verbrauchen damit rund 20 % ihrer Energie, Kinder sogar bis zu 60 %. Damit diese Versorgung klappt, ist ein enges Netz von Blutgefäßen nötig. Jede Nervenzelle wird von mindestens einem Kapillargefäß versorgt. Etwa eine Milliarde solcher Gefäße finden sich im menschlichen Gehirn. Wird dieses System gestört, kann das fatale Folgen haben – vor allem bei Krankheiten wie Alzheimer.
Die Blut-Hirn-Schranke funktioniert dabei wie ein Türsteher. Sie kontrolliert, welche Stoffe ins Gehirn gelangen dürfen und welche draußen bleiben müssen. Doch bei Alzheimer gerät dieses System aus der Balance. Abfallprodukte wie das Protein Amyloid-β, das im Verdacht steht, Nervenzellen zu schädigen, können nicht mehr richtig abtransportiert werden. Die Folge: immer mehr Ablagerungen im Gehirn, die den Informationsfluss zwischen Nervenzellen blockieren.
Nanopartikel als Aufräumhelfer
Hier setzen die neuen Nanopartikel an. Statt direkt auf die Nervenzellen zu wirken, helfen sie, die Reinigungsfunktion der Blut-Hirn-Schranke wiederherzustellen. Normalerweise sorgt ein Eiweiß namens LRP1 dafür, dass Amyloid-β aus dem Gehirn entfernt wird. Doch dieser Mechanismus ist störanfällig: Wenn das Eiweiß zu viel oder zu fest bindet, verstopft das System. Bindet es zu wenig, springt der Transport gar nicht erst an.
Die Nanopartikel wirken wie ein Reset-Knopf. Sie imitieren die natürlichen Bindungspartner von LRP1 und ermöglichen so, dass Amyloid-β wieder aus dem Gehirn in den Blutkreislauf gelangt. Dort wird es dann ausgeschieden.
„Bereits eine Stunde nach der Injektion konnten wir eine Verringerung der Aβ-Menge im Gehirn um 50–60 % beobachten.“, erklärt Junyang Chen, Erstautor der Studie und Forscher am West China Hospital der Sichuan University.
Drei Injektionen – große Wirkung
Für die Experimente nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Mäuse, die genetisch darauf programmiert sind, Alzheimer-ähnliche Symptome zu entwickeln. Die Tiere erhielten lediglich drei Dosen der Nanopartikel. Anschließend verfolgte das Team über Monate hinweg die Entwicklung.
Die Ergebnisse sorgten für Staunen: Schon kurz nach der ersten Behandlung sank die Menge an Amyloid-β im Gehirn drastisch. Doch noch wichtiger war die langfristige Wirkung. Ein zwölf Monate altes Tier – vergleichbar mit einem 60-jährigen Menschen – erhielt die Nanopartikel. Sechs Monate später, also im biologischen Alter von etwa 90 Jahren, zeigte es wieder das Verhalten eines gesunden Tieres.
Giuseppe Battaglia, Leiter der Studie am Institut für Bioengineering in Barcelona, erläutert: „Die langfristige Wirkung beruht auf der Wiederherstellung der Gefäßstruktur des Gehirns. Wir glauben, dass dies wie eine Kaskade funktioniert: Wenn sich toxische Substanzen wie Amyloid-beta ansammeln, schreitet die Krankheit fort. Sobald die Gefäßstruktur jedoch wieder funktionsfähig ist, beginnt sie mit der Beseitigung von Aβ und anderen schädlichen Molekülen, sodass das gesamte System sein Gleichgewicht wiedererlangen kann.“
Molekulare Präzisionsarbeit
Die Nanopartikel sind nicht zufällig zusammengebaut, sondern das Ergebnis präziser molekularer Ingenieurskunst. Forschende sprechen von „bottom-up design“. Dabei werden die Partikel so gestaltet, dass Größe, Oberfläche und Bindungsstellen genau kontrolliert sind. Auf diese Weise können sie gezielt an Rezeptoren andocken und Transportprozesse im Gehirn steuern.
„Unsere Studie zeigte eine bemerkenswerte Wirksamkeit bei der schnellen Beseitigung von Aβ, der Wiederherstellung einer gesunden Funktion der Blut-Hirn-Schranke und einer auffälligen Umkehrung der Alzheimer-Pathologie.“, fasst Lorena Ruiz Perez vom Institut für Bioengineering in Barcelona zusammen.
Noch weit entfernt von der Klinik
So vielversprechend die Ergebnisse bei Mäusen auch klingen: Bis zu einer möglichen Anwendung beim Menschen ist es noch ein langer Weg. Klinische Studien stehen erst am Anfang, und die Übertragbarkeit von Tierversuchen auf den Menschen ist nie garantiert. Auch mögliche Nebenwirkungen müssen genau untersucht werden.
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