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StartseiteForschung aktuellSchleichpfade für Nervenimpulse12.11.2008

Schleichpfade für Nervenimpulse

Forscher therapieren Rückenmarksverletzungen bei Ratten

Neurologie. - Bei Querschnittslähmungen können Signale des Gehirns das verletzte Rückgrat nicht passieren. Oft gibt es allerdings eine Restaktivität an der Verletzungsstelle, die nur zu schwach ist. Mit einer Kombination aus Gentherapie und Lichtsignalen konnten Forscher aus Cleveland jetzt diese Signale bei Ratten nutzen. Sie berichten darüber im "Journal of Neuroscience".

Von Volkart Wildermuth

Mit Licht und einem  Algen-Gen konnten die US-Forscher Rattennerven verstärken. (bcm.edu)
Mit Licht und einem Algen-Gen konnten die US-Forscher Rattennerven verstärken. (bcm.edu)
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Schon seit vielen Jahren beschäftigt sich Jerry Silver mit der Querschnittslähmung. An der Case Western Reserve University in Cleveland sucht er nach Wegen, die durchtrennten Nerven wieder zum Wachsen anzuregen. Im Tierversuch sieht er erste Erfolge, aber es ist unklar, wie weit diese Konzepte menschlichen Patienten helfen können. Deshalb hat der Neurowissenschaftler jetzt ein ganz neues Konzept erprobt, eine Art Lichtschalter für Nervenzellen. Ausgangspunkt ist ein Molekül aus Algen, das dem Rhodopsin der Augen ähnelt. Es setzt Lichtenergie in Nervenaktivität um.

" Wir verwenden ein Virus mit dem Gen für dieses Algen-Rhodopsin. Wir spritzen es ins Rückenmark. Die Nerven nehmen es auf, sie bilden das Rhodopsin und reagieren dann auf Licht. Wenn wir sie anleuchten, feuern die Nerven. "

Dank der Gentherapie kann Jerry Silver die Nerven jetzt mit Licht fernsteuern. Diesen Schalter will er in Zukunft nutzen, um ein spezielles Problem bei der Querschnittslähmung anzugehen. Eine Verletzung der Wirbelsäule im Halsbereich führt nicht nur zur Lähmung von Armen und Beinen, auch die Atemmuskulatur im Zwerchfell wird nicht mehr richtig aktiviert. Viele Patienten mit einer so hohen Querschnittslähmung müssen deshalb zumindest teilweise beatmet werden. Diese Situation hat Jerry Silver in Ratten nachgestellt. Er durchtrennte ihr Rückenmark zu Hälfte, so dass sich nur noch die eine Seite des Zwerchfells bewegte. Anschließen gab Jerry Silver das Rhodopsin-Virus in die Nerven unterhalb der Verletzung und strahlte sie rhythmisch an.

" Die Nerven reagieren in zwei Phasen. Erst feuern sie unkontrolliert, wie bei einer Epilepsie. Das ist nicht gut für die Atmung, aber die Tiere sind in dieser Phase betäubt. Nach einer Weile beginnt eine zweite Phase, das Rückenmark organisiert sich neu, die Aktivität nimmt ab und wird rhythmisch. Das Zwerchfell bewegt sich wie bei der normalen Atmung. Es ist toll. Ratten mit halb durchtrenntem Rückenmark haben etwa 80 Prozent Atemleistung. Aber nach der Lichtstimulation atmen sie normal, selbst wenn wir das Licht abschalten. Diesbezüglich geht es ihnen wieder gut. "

Bei den Ratten war nur die Hälfte des Rückenmarks durchtrennt worden. Die normalen Verbindungen sind auf dieser Seite unterbrochen. Einige wenige Nerven queren jedoch von der einen zur anderen Seite. Ihre Signale sind aber zu schwach, um die Nervenzellen unterhalb der Verletzung und darüber letztlich das Zwerchfell anzusteuern. Jerry Silver nimmt an, dass die künstliche Aktivierung über Rhodopsin und Licht wie ein Verstärker wirkt. Die Zellen unterhalb der Verletzung registrieren plötzlich die schwachen Signale und lernen nach und nach, auf sie zu reagieren. So führt die vorübergehende Stimulation zu einer dauerhaften Freischaltung der Schleichwege im Rückenmark. An der Universität in Cleveland wird nun an Viren gearbeitet, mit denen sich das Algen-Rhodopsin auch in menschliche Nerven übertragen lässt. Jerry Silver arbeitet auch mit weiteren Algen-Genen, die Nerven per Lichtimpuls nicht an- sondern abschalten können. Damit ließe sich zum Beispiel der Schließmuskel der Blase auf Knopfdruck entspannen, und damit ein weiteres praktisches Problem von Patienten mit einer Querschnittslähmung angehen.

" Wir haben zum ersten Mal ein Rhodopsin zur Therapie im zentralen Nervensystem eingesetzt. Ich bin sehr aufgeregt, es eröffnet viele neue Wege. Die Forscher denken jetzt darüber nach, wie sich solche Lichtschalter anwenden lassen, etwa um eine Epilepsie zu kontrollieren oder Schmerzattacken. Ich hoffe, es regt die Kollegen an diese relativ einfache Therapie weiter zu entwickeln. "

So wird inzwischen an kalten Lichtquellen, Leuchtdioden, gearbeitet, die sich dauerhaft ins Rückenmark einbringen lassen. Vor dem ersten Einsatz am Menschen ist noch viel Forschung nötig, Jerry Silver ist aber davon überzeugt, dass die genetischen Lichtschalter in Zukunft ein Element der Therapie von Nervenschäden sein werden.

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