Wenn Nervenfasern im Rückenmark durchtrennt sind, gleicht die Verletzungsstelle einem Trümmerfeld. Und darin befinden sich leider auch jede Menge Stopp-Signale, die die nachwachsenden Fasern am Durchkommen hindern. Später bildet sich dann auch noch lästiges Narbengewebe. Viele Forscher haben deswegen nach Methoden gesucht die Stopp-Signale und das Narbengewebe zu entfernen, damit die nachwachsenden Fasern freie Bahn haben. Das gelingt beispielsweise auch mit dem Enzym Chondroitinase. Es baut das Narbengewebe einfach ab. Allerdings ist es gar nicht so einfach Chondroitinase an die Verletzungsstelle zu bringen. Ravi Bellamkonda von der technischen Hochschule von Georgia kennt die Probleme mit der Verabreichung des Enzyms.
"Es wurde bislang immer mit Pumpen und Kathetern an die Verletzungsstelle gebracht. Chondroitinase ist sehr temperaturempfindlich. Bei Körpertemperatur bleibt es nur sehr kurz aktiv, man muss also zwei Wochen lang jeden Tag mit Pumpen und Kathetern immer wieder neues Enzym hinzufügen. Das hat aber viele Nachteile. Durch die Katheter bleibt die Verletzungsstelle offen und es kann leicht zu Entzündungen kommen, was im Rückenmark verheerende Auswirkungen haben kann. Außerdem lässt sich das Enzym nicht zielgenau verabreichen, so dass es einfach überall hin geht."
Der indisch-amerikanische Wissenschaftler hat jetzt allerdings eine Variante von Chondroitinase entwickelt, die nicht so temperaturempfindlich ist. Die Körpertemperatur macht der Chondroitinase jetzt also nichts mehr aus. Allerdings bleibt immer noch die Frage, wie das Enzym in die Verletzungsstelle gelangt.
"Wir haben das in einem Tiermodell getestet. Dabei haben wir in die Verletzungsstelle im Rückenmark ein Hydrogel injiziert. In diesem Gel befanden sich Mikroröhrchen. Stellen sie sich die einfach wie extrem winzige Strohhalme vor. Das Innere dieser Röhrchen hatten wir vorher mit Chondroitinase beladen. Nach und nach geben die Röhrchen dann das Enzym frei und die Narbe wird abgebaut."
In ihrem Experiment konnte die Arbeitsgruppe von Ravi Bellamkonda zeigen, dass die Chondroitinase über einen Zeitraum von sechs Wochen in ihrer aktiven Form nachweisbar ist. Eine einzelne Injektion reicht also aus, um das störende Narbengewebe zu entfernen. Damit Rückenmarksverletzungen beim Menschen tatsächlich geheilt werden können, ist allerdings mehr als eine Substanz nötig. Glücklicherweise lassen sich die Mikroröhrchen auch mit anderen Wirkstoffen befüllen.
"Man kann sie auch mit Nervenwachstumsfaktoren beladen. Es ist also möglich, mit der Chondroitinase erst das störende Narbengewebe zu entfernen und dann die Nervenfasern mit Wachstumsfaktoren zum Nachwachsen anzuregen. Es lassen sich also einige Therapien miteinander kombinieren – jetzt, wo wir ein System haben, mit dem sie sich auf einfache Weise lokal verabreichen lassen."
Ein Problem gibt es allerdings noch zu bewältigen: Beim Menschen entstehen Rückenmarksverletzungen meistens durch Quetschungen oder weil der Nervenstrang verdreht ist. Dann befinden sich die verletzten Nervenfasern – anders als im untersuchten Tiermodell - in der Mitte und nicht an der Oberfläche des Rückenmarks. Das Hydrogel mit den Mikroröhrchen dorthin zu bekommen, ist eine Schwierigkeit, die Ravi Bellamkonda und seine Kollegen noch überwinden müssen.
"Es wurde bislang immer mit Pumpen und Kathetern an die Verletzungsstelle gebracht. Chondroitinase ist sehr temperaturempfindlich. Bei Körpertemperatur bleibt es nur sehr kurz aktiv, man muss also zwei Wochen lang jeden Tag mit Pumpen und Kathetern immer wieder neues Enzym hinzufügen. Das hat aber viele Nachteile. Durch die Katheter bleibt die Verletzungsstelle offen und es kann leicht zu Entzündungen kommen, was im Rückenmark verheerende Auswirkungen haben kann. Außerdem lässt sich das Enzym nicht zielgenau verabreichen, so dass es einfach überall hin geht."
Der indisch-amerikanische Wissenschaftler hat jetzt allerdings eine Variante von Chondroitinase entwickelt, die nicht so temperaturempfindlich ist. Die Körpertemperatur macht der Chondroitinase jetzt also nichts mehr aus. Allerdings bleibt immer noch die Frage, wie das Enzym in die Verletzungsstelle gelangt.
"Wir haben das in einem Tiermodell getestet. Dabei haben wir in die Verletzungsstelle im Rückenmark ein Hydrogel injiziert. In diesem Gel befanden sich Mikroröhrchen. Stellen sie sich die einfach wie extrem winzige Strohhalme vor. Das Innere dieser Röhrchen hatten wir vorher mit Chondroitinase beladen. Nach und nach geben die Röhrchen dann das Enzym frei und die Narbe wird abgebaut."
In ihrem Experiment konnte die Arbeitsgruppe von Ravi Bellamkonda zeigen, dass die Chondroitinase über einen Zeitraum von sechs Wochen in ihrer aktiven Form nachweisbar ist. Eine einzelne Injektion reicht also aus, um das störende Narbengewebe zu entfernen. Damit Rückenmarksverletzungen beim Menschen tatsächlich geheilt werden können, ist allerdings mehr als eine Substanz nötig. Glücklicherweise lassen sich die Mikroröhrchen auch mit anderen Wirkstoffen befüllen.
"Man kann sie auch mit Nervenwachstumsfaktoren beladen. Es ist also möglich, mit der Chondroitinase erst das störende Narbengewebe zu entfernen und dann die Nervenfasern mit Wachstumsfaktoren zum Nachwachsen anzuregen. Es lassen sich also einige Therapien miteinander kombinieren – jetzt, wo wir ein System haben, mit dem sie sich auf einfache Weise lokal verabreichen lassen."
Ein Problem gibt es allerdings noch zu bewältigen: Beim Menschen entstehen Rückenmarksverletzungen meistens durch Quetschungen oder weil der Nervenstrang verdreht ist. Dann befinden sich die verletzten Nervenfasern – anders als im untersuchten Tiermodell - in der Mitte und nicht an der Oberfläche des Rückenmarks. Das Hydrogel mit den Mikroröhrchen dorthin zu bekommen, ist eine Schwierigkeit, die Ravi Bellamkonda und seine Kollegen noch überwinden müssen.