Zwei neue Studien haben herausgefunden, dass der Einsatz von fokussiertem Ultraschall zur Öffnung der Blut-Hirn-Schranke eine positive Immunantwort im Gehirn hervorruft und auch den Zugang der Gen-Editing-Technologie ermöglichen könnte. Diese Technik könnte eine nicht-invasive Möglichkeit zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson sein.
Forscher nutzen fokussierten Ultraschall, um nicht-invasiv die Blut-Hirn-Schranke bei Mäusen zu öffnen (rot) Abbildung/Ultrasound and Elastography Laboratory/Columbia School of Engineering
Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) ist eine einzigartige, natürliche Schutzmembran, die verhindert, dass gefährliche Krankheitserreger und Giftstoffe im Blut in das Gehirn gelangen. Aus medizinischer Sicht kann die Blut-Hirn-Schranke jedoch einen Defekt darstellen, da sie den Eintritt von Medikamenten und Biopharmazeutika blockiert, die zur Behandlung von Hirnerkrankungen eingesetzt werden.
Forscher der Columbia University haben jedoch einen Weg gefunden, die BHS zu öffnen, um wichtige Medikamente und Gentherapien direkt dorthin zu bringen, wo sie am meisten benötigt werden. Sie haben kürzlich zwei Arbeiten veröffentlicht, die beide die Wirksamkeit der Verwendung von nicht-invasivem fokussiertem Ultraschall (FUS) für den Zugang zur Blut-Hirn-Schranke hervorheben.
Die erste Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde, zeigt die Verwendung von fokussiertem Ultraschall und systemisch verabreichten Mikrobläschen zur Öffnung der BHS, wodurch die CRISPR-Genbearbeitungstechnologie in die BHS eindringen kann. Die Forscher kombinierten FUS mit viralen CRISPR-Vektoren und erreichten Editierungseffizienzen von mehr als 25 % in Mausneuronen.
Sie sagen, ihre Ergebnisse zeigen, dass es durch den Einsatz von FUS möglich ist, die Genome von Nervenzellen zu bearbeiten und möglicherweise die Gene zu korrigieren, die für Gehirnerkrankungen wie Alzheimer kodieren, wie etwa Apolipoprotein E4 und Apolipoprotein E2. Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass das Apolipoprotein E4-Gen ein wichtiger Risikofaktor für die Alzheimer-Krankheit ist, während Apolipoprotein E2 eine schützende Wirkung hat.
In einer zweiten Studie, die in der Fachzeitschrift Theranostics veröffentlicht wurde, zeigten Forscher, dass FUS allein eine Immunantwort im Gehirn von Mäusen auslöste, die die Beta-Amyloid- und Tau-Belastung (zwei Proteine, von denen bekannt ist, dass sie sich bei der Alzheimer-Krankheit ansammeln) reduzierte und das Arbeitsgedächtnis verbesserte.
Als sie die FUS-Technik bei Alzheimer-Patienten anwendeten, stellten sie im Vergleich zu unbehandelten Bereichen eine leichte Verringerung des Beta-Amyloids in den behandelten Bereichen der Blut-Hirn-Schranke fest.
Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass FUS die Alzheimer-Krankheit behandeln könnte, indem es eine Immunantwort auslöst oder die Bereitstellung von Gen-Editing-Technologie ermöglicht, sagten die Forscher. Diese neue Technologie hat auch das Potenzial, gleichzeitig Genbearbeitung und Immunmodulation zu induzieren.
Elisa Konofagou, korrespondierende Autorin beider Studien, sagte: „Der daraus resultierende synergistische Effekt könnte sich als entscheidend für die Behandlung der Alzheimer-Krankheit erweisen, insbesondere in ihren frühen Stadien. Wir freuen uns sehr darüber.“
Die Studien wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) und der Zeitschrift Theranostics veröffentlicht.