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Ein Forscherteam des Instituts «Neurorestore» der Eidgenössischen Technische Hochschule Lausanne (EPFL) hat eine Behandlung vorgestellt, die Mäusen nach einer Querschnittlähmung wieder zu einer Beweglichkeit der Hinterläufe verholfen hat. Im Rahmen der im Fachblatt «Science
» veröffentlichten Studie, wurde untersucht, ob die Nervenverbindungen, welche bei einer Verletzung des Rückenmarks unterbrochen wurden, mit einer Gentherapie wieder hergestellt werden können.
Wird das Rückenmark von Mäusen und Menschen teilweise geschädigt, folgt auf die anfängliche Lähmung eine weitgehende, spontane Erholung der motorischen Funktionen. Nach einer vollständigen Rückenmarksverletzung findet diese natürliche Reparatur des Rückenmarks aber nicht statt. Für eine Erholung nach schweren Verletzungen sind Strategien erforderlich, die die Regeneration von Nervenfasern fördern. Die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Wiederherstellung der motorischen Funktion durch diese Strategien waren bisher jedoch nicht bekannt.
"Vor fünf Jahren haben wir gezeigt, dass Nervenfasern bei anatomisch vollständigen Rückenmarksverletzungen regeneriert werden können", sagt Mark Anderson, einer der Hauptautoren der Studie. "Wir haben aber auch festgestellt, dass dies nicht ausreichte, um die motorische Funktion wiederherzustellen, da die neuen Fasern sich nicht mit den richtigen Stellen auf der anderen Seite der Läsion verbinden konnten." Anderson ist Direktor für die Regeneration des zentralen Nervensystems bei NeuroRestore und Wissenschaftler am Wyss Center for Bio and Neuroengineering.
In Zusammenarbeit mit Kollegen der UCLA und der Harvard Medical School nutzten die Wissenschaftler hochmoderne Geräte auf dem Campus Biotech der EPFL in Genf, um eingehende Analysen durchzuführen und festzustellen, welche Art von Neuronen an der natürlichen Reparatur des Rückenmarks nach einer partiellen Rückenmarksverletzung beteiligt ist. "Unsere Beobachtungen mit Hilfe der Einzelzellkern-RNA-Sequenzierung haben nicht nur die spezifischen Axone aufgedeckt, die sich regenerieren müssen, sondern auch gezeigt, dass diese Axone sich wieder mit ihren natürlichen Zielen verbinden müssen, um die motorische Funktion wiederherzustellen", sagt Jordan Squair, Erstautor der Studie.
Die Entdeckung des Forschungsteams diente als Grundlage für die Entwicklung einer mehrgleisigen Gentherapie. Die Wissenschaftler aktivierten Wachstumsprogramme in den identifizierten Neuronen der Mäuse, um deren Nervenfasern zu regenerieren, regulierten spezifische Proteine hoch, um das Wachstum der Neuronen durch den Kern der Läsion zu unterstützen, und verabreichten Leitmoleküle, um die regenerierenden Nervenfasern zu ihren natürlichen Zielen unterhalb der Verletzung zu locken. "Wir haben uns von der Natur inspirieren lassen, als wir eine therapeutische Strategie entwarfen, die die Reparaturmechanismen des Rückenmarks, die spontan nach Teilverletzungen auftreten, nachahmt", sagt Squair.
Mäuse mit anatomisch vollständigen Rückenmarksverletzungen erhielten die Fähigkeit zu gehen zurück und zeigten Gangmuster, die denen ähnelten, die bei Mäusen gemessen wurden, die sich nach Teilverletzungen wieder auf natürliche Weise fortbewegen konnten. Diese Beobachtung deckte eine bisher unbekannte Bedingung dafür auf, dass regenerative Therapien bei der Wiederherstellung der motorischen Funktion nach einem Neurotrauma erfolgreich sein können. "Wir gehen davon aus, dass unsere Gentherapie synergetisch mit unseren anderen Verfahren zur elektrischen Stimulation des Rückenmarks wirken wird", sagt Grégoire Courtine, einer der Hauptautoren der Studie. "Wir glauben, dass eine vollständige Lösung für die Behandlung von Rückenmarksverletzungen beide Ansätze erfordert - Gentherapie, um relevante Nervenfasern nachwachsen zu lassen, und Rückenmarkstimulation, um die Fähigkeit Bewegungen zu erzeugen, zu maximieren."
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