Designer-Neuronen bringen Hoffnung für die Behandlung der Parkinson-Krankheit

Es ist bekannt, dass neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson, von der weltweit über 10 Millionen Menschen betroffen sind, Neuronen schädigen und zerstören, wodurch die geistige und körperliche Gesundheit der Betroffenen geschädigt wird.

Parkinson wird durch die allmähliche Schädigung oder den Tod von Dopamin-produzierenden Neuronen in einem Teil des Gehirns, der Substantia nigra genannt wird, verursacht. Die Verringerung des Dopamins führt zum Auftreten von Symptomen, die Folgendes umfassen können: Steifheit, Zittern, verlangsamte Bewegung, Verlust der autonomen Funktion, Sprachveränderungen und Haltungsinstabilität. Die Symptome beginnen allmählich und verschlimmern sich im Laufe der Zeit.

Zusätzliche Auswirkungen der Parkinson-Krankheit können Depressionen, Angstzustände, Gedächtnisstörungen, Halluzinationen und Demenz sein.

Forscher glauben, dass die zugrunde liegende Ursache von Parkinson eine Kombination aus genetischen, Umwelt- und Lebensstilfaktoren sein könnte. Es wird erwartet, dass es weitere Fälle von Parkinson gibt mehr als 14 Mio weltweit bis 2040, ein Anstieg, der teilweise auf eine alternde Bevölkerung zurückzuführen ist. Aktuelle Behandlungen, die die Verwendung des Arzneimittels L-DOPA sowie von Dopaminagonisten und/oder Monoaminoxidase-B-Inhibitoren umfassen. Diese Medikamente helfen, den Dopaminspiegel im Gehirn zu erhöhen, können aber nur einige der Symptome der Krankheit behandeln und ihr Fortschreiten nicht aufhalten. Sie können auch nach langjähriger Anwendung schwerwiegende, oft unerträgliche Nebenwirkungen hervorrufen.

Es gibt aber gute Nachrichten.

Eine radikale Strategie

Die Stammzellersatztherapie oder regenerative Medizin könnte einen radikal neuen Weg für die Behandlung von Parkinson und anderen neurodegenerativen Erkrankungen eröffnen.

Der wegweisende Ansatz wird bald in der ersten klinischen Studie dieser Art getestet werdenbei einer bestimmten Population von Menschen, die mit einer Form der Parkinson-Krankheit leben, die durch eine Mutation im PRKN (Parkin)-Gen verursacht wird.

Tee Forschungsergebnisse veröffentlicht in der aktuellen Ausgabe der Publikation Nature Partner Journals (npj). Regenerative Medizin der Natur.

„Wir freuen uns nicht mehr über die Möglichkeit, Menschen zu helfen, die an dieser genetischen Form der Parkinson-Krankheit leiden, aber die Lehren aus dieser Studie werden sich auch direkt auf Patienten auswirken, die an sporadischen oder nicht genetischen Formen dieser Krankheit leiden“, sagte er Jeffrey Kordower, Gründungsdirektor des ASU-Banner Neurodegenerative Disease Research Center und Stiftungsvorsitzender als The Charlene and J. Orin Edson Distinguished Director am Biodesign Institute der Arizona State University.

Das Ergebnis könnte motorische Symptome umkehren

Die Studie wird an verschiedenen Orten durchgeführt, darunter am Barrow Neurological Institute in Phoenix, mit Kordower als Hauptforscher.

In der Forschung beschreiben Kordower und seine Kollegen einen Prozess, um nicht-neuronale Stammzellen in funktionierende Neuronen umzuwandeln und diese Neuronen dann durch Neuraltransplantation in das Gehirn zu transplantieren, bei dem Stammzellen direkt in das Gehirn implantiert werden.

Kordower und andere haben bereits gezeigt, dass sich solche implantierten Zellen in Ratten zu funktionsfähigen Neuronen entwickeln können, die Dopamin freisetzen und dadurch untergrabene Fähigkeiten wiederherstellen Parkinson-Zerstörung dopaminerger Zellen.

Die aktuelle Studie zeigt, dass eine Gruppe experimentell hergestellter Zellen in Bezug auf Überleben, Wachstum, neuronale Konnektivität und Dopaminproduktion optimal funktioniert, wenn sie in das Gehirn von Ratten implantiert wird.

Die Studie zeigt, dass das Ergebnis solcher Neuraltransplantate darin besteht, motorische Symptome aufgrund der Parkinson-Krankheit effektiv umzukehren.

Stammzellersatztherapie
Die neue Studie beschreibt die Implantation von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs), um Dopamin-produzierende Neuronen zu ersetzen, die durch die Parkinson-Krankheit zerstört wurden. Quelle: Shireen Dooling/Biodesign Institute an der Arizona State University

Wie funktioniert es?

Es ist jedoch nicht ganz so einfach.

Adulte Stammzellen gibt es in zwei Varianten. Ein Typ findet sich in voll entwickelten Geweben wie Knochenmark, Leber und Haut. Die zweite Art von adulten Stammzellen – der Schwerpunkt dieser Studie – wird als induziert bezeichnet pluripotente Stammzellen (iPSCs).

Die Technik zur Herstellung der in der Studie verwendeten iPSCs erfolgt in zwei Phasen.

Zunächst werden adulte Blutzellen mit spezifischen Umprogrammierungsfaktoren behandelt, die bewirken, dass sie wieder zu embryonalen Stammzellen werden. In der zweiten Phase werden diese embryonalen Stammzellen mit zusätzlichen Faktoren behandelt, wodurch sie sich in die gewünschten Zielzellen – Dopamin-produzierende Neuronen – differenzieren.

„Die wichtigste Erkenntnis in der vorliegenden Arbeit ist, dass der Zeitpunkt, zu dem Sie die zweite Gruppe von Faktoren angeben, entscheidend ist“, sagt Kordower. “Wenn Sie sie 17 Tage lang behandeln und kultivieren und dann ihre Teilungen stoppen und sie differenzieren, funktioniert das am besten.”

Können wir mit einer vollständigen Umkehrung rechnen?

Ratten, die mit den 17-Tage-iPSCs behandelt wurden, zeigten eine bemerkenswerte Erholung von den motorischen Symptomen der Parkinson-Krankheit. Die Studie zeigte weiterhin, dass dieser Effekt dosisabhängig ist.

Wenn eine kleine Anzahl von iPSCs in das Tiergehirn transplantiert wurde, war die Erholung vernachlässigbar, aber eine große Anzahl von Zellen erzeugte eine stärkere neurale Verzweigung und eine vollständige Umkehrung der Parkinson-Symptome.

Die erste klinische Studie wird die iPSC-Therapie bei einer Gruppe von Parkinson-Patienten anwenden, die eine bestimmte genetische Mutation im PKRN-Gen tragen.

Größere Studien werden folgen, wenn die Behandlung wirksam ist.

Einmal wirksam, ein nützliches Instrument zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten

Die Behandlung könnte möglicherweise auch mit bestehenden Therapien zur Behandlung der Parkinson-Krankheit kombiniert werden. Sobald das Gehirn mit dopaminproduzierenden Ersatzzellen ausgesät wurde, könnten niedrigere Dosen von Medikamenten wie L-DOPA verwendet werden, um die positiven Ergebnisse zu verbessern und Nebenwirkungen zu mildern.

Eine solche Forschung bereitet die Voraussetzungen für den Ersatz beschädigter oder toter Neuronen durch frische Zellen für a breite Palette verheerender Krankheiten.

„Patienten mit der Huntington-Krankheit oder Multisystematrophie oder sogar der Alzheimer-Krankheit könnten auf diese Weise für spezifische Aspekte des Krankheitsprozesses behandelt werden“, sagte Kordower.

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