Nanopartikel führen überraschende Hirnrenovierung durch, Alzheimer-Mäuse bekommen ihren Schwung zurück

In einer Entwicklung, die Mäuse überall vorsichtig optimistisch stimmt, hat ein internationales Forscherteam einen potenziellen Durchbruch bei Alzheimer mit Nanopartikeln angekündigt, die nicht nur Medikamente transportieren – sie sind die Medikamente. Diese mikroskopisch kleinen Überflieger helfen dem Gehirn, seinen eigenen Reinigungsdienst wiederherzustellen, und reduzieren drastisch den toxischen Proteinaufbau, der Neuronen sehr unglücklich gemacht hat.

Die Studie, geleitet vom Institut für Bioengineering Kataloniens (IBEC) und dem West China Hospital der Sichuan-Universität (WCHSU), mit ein wenig Hilfe von Freunden im Vereinigten Königreich, wurde in der Zeitschrift Signal Transduction and Targeted Therapy veröffentlicht. Denn offenbar ist es jetzt ein Dienstag-Ding, Alzheimer bei Mäusen zu heilen.

Anstatt direkt beschädigte Neuronen anzugreifen, zielten die Forscher auf die Blut-Hirn-Schranke (BHS) – diesen wählerischen Türsteher, der entscheidet, was in den exklusiven Club des Gehirns gelangt. Bei Alzheimer lässt diese Barriere den falschen Pöbel herein, und schädliche Proteine crashen die Party, was zu kognitivem Abbau führt. Das Team entwarf bioaktive Nanopartikel, die sie "supramolekulare Medikamente" nennen, um den Türsteher zu reparieren und das Abfallbeseitigungssystem des Gehirns wieder auf Kurs zu bringen.

Nun, das Gehirn ist ein anspruchsvolles Organ. Es schluckt etwa 20% der gesamten Körperenergie bei Erwachsenen, und bei Kindern steigt diese Zahl auf satte 60%. Um diese Sucht zu befeuern, verlässt sich das Gehirn auf ein absurd dichtes Netzwerk von Blutgefäßen – etwa eine Milliarde Kapillaren, wobei fast jedes Neuron seine eigene persönliche Blutversorgung hat. Es ist, als hätte das Gehirn sein eigenes privates Autobahnsystem, und wenn dieses System verstopft, geht es bergab.

Eine wachsende Zahl von Wissenschaftlern glaubt nun, dass Gefäßschäden nicht nur eine Nebenwirkung von Alzheimer sind – sie könnten die Krankheit antreiben. Der Zusammenbruch der Blut-Hirn-Schranke wurde mit frühem kognitivem Abbau und erhöhtem toxischem Proteinaufbau in Verbindung gebracht. Unter normalen Bedingungen hilft die BHS, Abfallstoffe wie Amyloid-β (Aβ) zu beseitigen, das klebrige Protein, das diese berüchtigten Plaques bildet. Aber bei Alzheimer versagt das Entsorgungssystem, und das Gehirn wird zu einem Paradies für Messie.

Um ihre Therapie zu testen, verwendeten die Forscher gentechnisch veränderte Mäuse, die hohe Amyloid-β-Spiegel und fortschreitenden kognitiven Abbau entwickeln – im Wesentlichen Maus-Alzheimer. Die Mäuse erhielten nur 3 Dosen der Nanopartikel, und die Ergebnisse waren überraschend schnell.

"Nur 1 Stunde nach der Injektion beobachteten wir eine Reduktion von 50-60% der Aβ-Menge im Gehirn", sagte Junyang Chen, Erstautor der Studie, vom West China Hospital der Sichuan-Universität und Doktorand am University College London (UCL). Das ist schneller, als die meisten Menschen ihre Autoschlüssel finden.

Die Langzeiteffekte waren noch beeindruckender. In einem Experiment behandelten die Forscher eine 12 Monate alte Maus (ungefähr einem 60-jährigen Menschen entsprechend) und untersuchten sie sechs Monate später, als sie etwa 90 in Menschenjahren war. Trotz ihres fortgeschrittenen Alters verhielt sich die Maus wie ein rüstiger Jungspund, ohne Anzeichen von Alzheimer-bedingtem Abbau. Das ist das neurologische Äquivalent eines 90-Jährigen, der einen Marathon läuft.

"Der Langzeiteffekt kommt von der Wiederherstellung der Gehirngefäße. Wir denken, es funktioniert wie eine Kaskade: Wenn toxische Spezies wie Amyloid-beta (Aβ) sich ansammeln, schreitet die Krankheit fort. Aber sobald die Gefäße wieder funktionieren, beginnen sie, Aβ und andere schädliche Moleküle zu beseitigen, sodass das gesamte System sein Gleichgewicht wiedererlangen kann. Bemerkenswert ist, dass unsere Nanopartikel als Medikament wirken und einen Rückkopplungsmechanismus zu aktivieren scheinen, der diesen Clearance-Pfad wieder auf normale Werte bringt", erklärte Giuseppe Battaglia, ICREA-Forschungsprofessor am IBEC und Leiter der Studie.

Die Geheimzutat beinhaltet ein Protein namens LRP1, das wie ein molekularer Türsteher an der Blut-Hirn-Schranke wirkt. Normalerweise erkennt LRP1 Amyloid-β, bindet daran und eskortiert es aus dem Gehirn in den Blutkreislauf zur Entsorgung. Aber der Prozess ist heikel: Wenn LRP1 zu fest zupackt, wird das Transportsystem gestört.