Mit Magnetfeldern gegen Parkinson? FAU-Forschende erproben neues Therapiekonzept
Einem internationalen Team ist es gelungen, mit Hilfe eines Magnetfelds
die Aktivität von tief im Schädel liegenden Hirnstrukturen gezielt zu
beeinflussen. Dazu injizierten die Forschenden magnetische Nanoplättchen
in die entsprechende Region. Auf diese Weise gelang es ihnen, die
Bewegungsdefizite von Mäusen zu behandeln, die unter Parkinson-ähnlichen
Symptomen leiden. Die neue Methode ist schonender als herkömmliche
Stimulations-Verfahren mit implantierten Elektroden, die momentan bei der
Therapie mancher Parkinson-Kranker zum Einsatz kommen. Die Studie der
Friedrich-Alexander-Universitä
sowie der Universitäten Maastricht (Niederlande) und Leuven (Belgien) ist
in der Zeitschrift Advanced Science erschienen.
Bei der Parkinson-Krankheit degenerieren nach und nach Nervenzellen im
Gehirn, die den Botenstoff Dopamin produzieren. Dies stört die motorischen
Schaltkreise und führt zu Muskelzittern und anderen Bewegungsstörungen.
Manchen Betroffenen kann ein sogenannter Hirnschrittmacher helfen. Das ist
ein kleines Gerät, das unterhalb des Schlüsselbeins implantiert wird. Von
dort aus reizt es über fest installierte Elektroden eine tief liegende
Hirnregion, den Nucleus subthalamicus (kurz: STN). Dadurch wird die
pathologische Aktivität in diesen neuronalen Schaltkreisen verändert, was
Bewegungsstörungen lindern kann.
„Der Eingriff ist jedoch vergleichsweise komplex und nicht immer
erfolgreich“, erklärt Prof. Dr. Danijela Gregurec vom Department für
Chemie und Pharmazie der FAU. „Viele Parkinson-Kranke schrecken daher
davor zurück, oder sie sind keine geeigneten Kandidat/-innen 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.
Magnetische Partikel erzeugen kleine mechanische Kräfte
„Dafür verwenden wir magnetische Nanopartikel, die wir ins Gehirn
einbringen“, erklärt die Wissenschaftlerin. „Diese haben eine besondere
Form und magnetische Struktur. Sie wurden entwickelt, um Magnetfelder in
winzige mechanische Kräfte umzuwandeln.“ Genau das unterscheidet diesen
Ansatz grundlegend von der herkömmlichen tiefen Hirnstimulation per
Schrittmacher. „Die klassische Methode stellt eine elektrische Verbindung
zum Gehirn her“, sagt Gregurec. „Wir nutzen hingegen die natürlich
vorhandenen Mechanosensoren der Neuronen, um Regionen tief im Gehirn zu
beeinflussen.“ Wenn um das Gehirn herum ein Magnetfeld erzeugt wird,
richten sich die Nanopartikel daran aus und erzeugen extrem kleine
mechanische Kräfte. Diese Kräfte können die Zellmembranen in ihrer Nähe
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 können.
Die beteiligten Forschungsgruppen erprobten ihre Methode im Tiermodell.
Bei den Versuchstieren waren dieselben Nervenzellen geschädigt wie bei
menschlichen Parkinson-Kranken, was bei ihnen zu ähnlichen motorischen
Beeinträchtigungen führte. „Gemeinsam mit unseren Partnern aus Maastricht
injizierten wir den Tieren magnetische Nanopartikel, die wir hier an der
FAU entwickelt haben, in den Nucleus subthalamicus“, erklärt Gregurec.
„Also genau in die Hirnregion, die auch ein wichtiges Ziel für die
konventionelle tiefe Hirnstimulation bei Parkinson ist.“
Mäuse bewegten sich nach der Stimulation sicherer
Die Injektion erfolgte unter Verwendung stereotaktischer Methoden, die
eine äußerst präzise Platzierung der Partikel in der gewünschten
Hirnregion ermöglichen. Diese Präzision ist unerlässlich, da die Wirkung
davon abhängt, dass der korrekte motorische Schaltkreis angesteuert wird.
Als die Tiere nach dem Eingriff einem Magnetfeld ausgesetzt wurden,
verbesserten sich ihre motorischen Defizite deutlich. „Der Effekt
entsprach in etwa dem, was wir nach der Implantation eines
Hirnschrittmachers erwartet hätten“, betont die Wissenschaftlerin.
Die Magnet-Partikel überdauerten im Gehirn über einen mehrmonatigen
Testzeitraum. In dieser Zeit traten zudem keinerlei Entzündungs-Symptome
auf – sie sind also ausgesprochen gut verträglich. Gregurecs Arbeitsgruppe
sucht nun nach noch schonenderen Methoden, die die Injektion ins Gehirn
überflüssig machen könnten. 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 untersucht Gregurecs Forschungsteam, wie kleine Wearables
entwickelt werden können, die Magnetfelder für diese Stimulation erzeugen.
Eine mögliche Option sind Stirnbänder, die Patient/-innen bei Bedarf
selbst anlegen. Es wird jedoch sicherlich noch einige Jahre dauern, bis
solche Ansätze für den klinischen Einsatz in Betracht gezogen werden
können. „Dennoch sind wir überzeugt, dass die neue Methode ein enormes
Potenzial hat“, ist sich Gregurec sicher. „Denn sie ist nicht nur deutlich
einfacher und kostengünstiger als ein herkömmlicher Hirnschrittmacher,
sondern wahrscheinlich auch flexibler. So könnten wir durch Anpassung der
Magnetfeldparameter eine bessere Kontrolle der Nanopartikel erreichen.“
Gleichzeitig ist die Methode ein neues Forschungsinstrument, mit dem sich
untersuchen lässt, wie winzige mechanische Kräfte die Gehirnfunktion
beeinflussen.
Direkt zur Studie:
https://advanced.onlinelibrary
