Rückenmarks-Verletzungen: Gerüst aus Nanofasern lässt gelähmte Mäuse wieder laufen

Die Nervenzellen im Rückenmark sind von einer sogenannten extrazellulären Matrix umgeben. Diese bietet einen gewissen Schutz und kann bei kleineren Schäden sofort für Abhilfe sorgen. Es gibt allerdings auch einen Nachteil: Wird das Rückenmark durch einen externen Schock – etwa einen Unfall – durchtrennt, wächst es anschließend nicht wieder zusammen. Die betroffene Person bleibt dann in der Regel gelähmt. Forscher der Northwestern University in den Vereinigten Staaten könnten nun aber einen Weg gefunden haben, solche Schicksale zukünftig zu vermeiden. Sie entwickelten bioaktive Nanofasern, die zumindest in zwei Punkten, die Aufgaben der extrazellulären Matrix übernehmen können: Zum einen bilden sie eine Art Gerüst rund um die beschädigten Nerven. Zum anderen setzen sie Botenstoffe frei. Sie interagieren also mit den Rezeptoren der vorhandenen Nerven- und Hilfszellen. Dadurch wiederum werden die durchtrennten Enden der Nervenstränge zum Wachstum angeregt.

Bild: Samuel I. Stupp Laboratory/Northwestern University

Die Nanofasern interagieren mit den verletzten Zellen

Auf den ersten Blick funktionieren die Nanofasern somit ganz ähnlich wie menschliche Proteine. Allerdings bringen sie einen großen Vorteil mit sich: Während Proteine zumeist nur eine kurze Halbwertszeit haben, wirken die Nanofasern wochenlang. Sie lassen sich zudem vergleichsweise einfach herstellen. Konkret besteht die Neuentwicklung der Forscher aus synthetischen Peptid-Amphiphilen. Diese werden direkt an die verletzte Stelle gespritzt und verknüpfen sich dort dann selbstständig miteinander. Dadurch entsteht die gewünschte Stützstruktur. Diese wiederum interagiert dann für rund zwölf Wochen mit den vorhandenen Nervenzellen. Anschließend wird die gesamte Struktur vom Körper auf natürliche Art und Weise abgebaut. Rückstände verbleiben keine. Unter Umständen müsste der Patient dann eine neue Injektion erhalten, um den Heilungsprozess weiter voranzutreiben. Die zuvor erzielten Fortschritte gehen dabei aber nicht jedes Mal verloren. Im Gegenteil: Es handelt sich um dauerhafte Fortschritte bei der Genesung.

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Nach rund drei Wochen konnten die Mäuse wieder ihre Beine bewegen

Dass ihr Ansatz tatsächlich funktioniert, stellten die Forscher bei Experimenten mit am Rückenmark verletzten Mäusen unter Beweis. Die Tiere wurden dafür in zwei Gruppen aufgeteilt. Die erste bekam als Kontrollgruppe lediglich eine Kochsalzlösung gespritzt. Den anderen Mäusen wurden stattdessen die synthetischen Peptide injiziert. Schnell zeigten sich erhebliche Unterschiede. Während bei den Tieren in der Kontrollgruppe kein neu einsetzendes Wachstum der Nervenenden zu beobachten war, begannen diese sich bei den anderen Mäusen nach rund einer Woche zu regenerieren. Dabei machten die Forscher die Erfahrung, dass das Axon-Wachstum am besten beschleunigt werden kann, wenn die einzelnen Signalstoffe innerhalb des stützgebenden Gerüsts möglichst beweglich sind. In diesen Fällen konnten die Tiere schon nach rund drei Wochen wieder ihre Beine bewegen und zumindest einigermaßen laufen. Die Forscher arbeiten nun daran, den Ansatz auch für den Einsatz beim Menschen nutzbar zu machen.

Via: Northwestern