Eine vollständige Rückenmarksverletzung führt zu einer vollständigen Lähmung aller Gliedmaßen und Muskeln unterhalb der Verletzungsstelle. Doch nun haben EPFL-Wissenschaftler eine neue Gentherapie bei Mäusen demonstriert, die Nerven regenerieren und die Gehfähigkeit wiederherstellen kann.
Um einen veralteten technischen Begriff zu verwenden: Das Rückenmark ist die Informationsautobahn des Körpers. Nachrichten zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers wandern mit unglaublicher Geschwindigkeit über die dicken Nervenbündel. Daher kann eine Schädigung dieser Leitungsbahn schwächend sein und dazu führen, dass der Patient im betroffenen Bereich kein Gefühl oder keine Bewegung mehr hat.
Es überrascht nicht, dass die Suche nach neuen Wegen zur Reparatur dieser Verletzungen ein zentraler Forschungsbereich ist. Jüngste Studien haben gezeigt, dass Implantate, die den beschädigten Bereich umgehen, Nervenzelltransplantationen und Proteine, Moleküle oder Verbindungen, die zur Stimulierung der Nervenregeneration beitragen, einige Erfolge erzielen. Das EPFL-Team hat zuvor versucht, Gentherapie zur Regeneration von Nervenfasern einzusetzen, allerdings mit begrenztem Erfolg.
„Vor fünf Jahren haben wir gezeigt, dass sich Nervenfasern bei anatomisch intakten Rückenmarksverletzungen regenerieren können“, sagte Mark Anderson, leitender Autor der Studie. „Aber wir erkannten auch, dass dies nicht ausreichte, um die motorische Funktion wiederherzustellen, da sich die neuen Fasern nicht an der richtigen Stelle auf der anderen Seite der Läsion verbinden konnten.“
Um dieses Problem anzugehen, untersuchten Forscher den natürlichen Reparaturprozess nach einer Teilverletzung des Rückenmarks. Mithilfe einer Technik namens Einzelzell-Kern-RNA-Sequenzierung identifizierte das Team die spezifischen Axone, die repariert werden müssen, um die motorische Funktion wiederherzustellen, und wie sie das richtige Ziel auf der anderen Seite der Verletzung finden.
Durch ihre Analyse entwickelten die Forscher eine neue Gentherapie, die die neuronale Wiederverbindung auf mehrere Arten gleichzeitig fördert. Die Therapie aktiviert bestimmte Neuronenwachstumsprogramme, um wichtige Nervenfasern zu regenerieren; reguliert bestimmte Proteine hoch, die das Wachstum von Neuronen in beschädigtem Gewebe unterstützen; und fügt Moleküle hinzu, die diese regenerierten Nerven zu ihrem Ziel auf der anderen Seite führen.
In Tests an Mäusen mit vollständigen Rückenmarksverletzungen stellte das Team fest, dass behandelte Tiere innerhalb von Monaten wieder laufen konnten, mit einem Gang, der dem von Mäusen ähnelte, die sich von teilweisen Verletzungen erholt hatten.
Obwohl noch viel Arbeit zu leisten ist, bevor diese Therapie beim Menschen eingesetzt werden kann, stellt das Team fest, dass sie einen entscheidenden Schritt auf dem Weg zum Endziel darstellt.
„Wir gehen davon aus, dass unsere Gentherapie synergetisch mit anderen Verfahren zur elektrischen Stimulation des Rückenmarks wirken wird“, sagte Grégoire Courtine, leitender Autor der Studie. „Wir glauben, dass eine vollständige Lösung zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen zwei Ansätze erfordert – Gentherapie, um die damit verbundenen Nervenfasern nachwachsen zu lassen, und Rückenmarkstimulation, um die Fähigkeit dieser Nervenfasern und des Rückenmarks unter der Verletzung zu maximieren, Bewegung zu erzeugen.“
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht. Das Forschungsteam beschreibt die Arbeit im folgenden Video.