Laborversuche eines Schweizer Forschungsteams Regeneration von Nervenzellen
(ch-fo) Durchtrennte Nerven wachsen nur sehr schwer wieder zusammen und die herkömmlichen Behandlungsmethoden zeigen keine befriedigenden Resultate. Ein Forschungsteam der ETH und der Universität Zürich hat jetzt eine Substanz entwickelt, mit deren Hilfe Nervenzellen in Laborversuchen und Tierexperimenten schneller und gezielter nachwachsen.
Wird ein Nerv bei einem Unfall durchtrennt, ist die Chance auf Regeneration sehr klein, da sich Nervenzellen - im Gegensatz zu Haut- oder Knochenzellen - im Erwachsenenalter nicht mehr vermehren. Die vorhandenen Nervenzellen müssen deshalb neue Ausläufer bilden, die dann wieder zum Zielorgan wachsen, beispielsweise zur Hand. Zellen des Zentralnervensystems, also solche in Hirn und Rückenmark, heilen langsam und nur sehr beschränkt. Bei peripheren Nervenzellen, die Arme und Beine mit dem Rückenmark verbinden, ist die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Zusammenwachsens etwas grösser. Der Heilungsprozess ist allerdings auch hier langwierig und unvollständig. Grundsätzlich gilt: Je näher sich die Verletzung beim Rückenmark befindet, desto geringer sind die Heilungschancen. In vielen Fällen sterben die Nervenenden ab, und die Verbindung bleibt unterbrochen. Die Bewegungsfähigkeit und das Gefühl im betroffenen Körperteil sind für immer verloren. Ganz hilflos ist die moderne Medizin allerdings nicht. Ist die entstandene Lücke nur wenige Millimeter gross, lassen sich die Nervenenden zusammennähen. Eine Heilung ist hier also möglich - auch wenn die erzielten Erfolge bescheiden sind. Dies gilt in noch höherem Masse, wenn der Abstand zwischen den durchtrennten Nervenenden grösser ist. Hier lässt sich das fehlende Stück durch Transplantation ersetzen, was aber im besten Fall zu einer sehr rudimentären Funktionsfähigkeit des "reparierten" Nervs führt.
Nervenzellen wachsen schneller
Im Rahmen des Nationalfondsprojektes "Krankheiten des Nervensystems" haben Forscherinnen und Forscher am Institut für Biomedizinische Technik der ETH und der Universität Zürich ein Material entwickelt, das die Regeneration von Nervenzellen verbessert. Die Substanz, ein sogenanntes Hydrogel, besteht aus mindestens 95 Prozent Flüssigkeit. Da es erst im Körper fest wird, lässt es sich mit einer Spritze einführen, was grosse Operationen überflüssig macht. Das Hydrogel schliesst die Lücke zwischen den beschädigten Nervenenden, die zum Nachwachsen angeregt werden und ihre Funktion unter idealen Bedingungen wieder aufnehmen können. In die schwammartige Struktur des Hydrogels lassen sich Wachstumsfaktoren, Proteine oder Medikamente einbetten. Hydrogele finden in der Medizin häufig Verwendung. Die in Zürich entwickelte Substanz ist ein funktionelles Hydrogel, das spezifisch für eine Anwendung - die Regeneration von Nervenzellen - eingesetzt wird. Um das zu ermöglichen, musste eine ganz bestimmte Kombination und Konzentration der integrierten Wachstumsfaktoren gefunden werden. Diese werden von den Nervenfasern bei Bedarf absorbiert und beschleunigen das Zellwachstum. Die Anzahl und die Qualität der nachwachsenden Fasern wird so erhöht. Laborversuche zeigen bereits erste Erfolge - Nervenzellen in Zellkulturen bilden im entwickelten Hydrogel viel schneller Ausläufer. Tierstudien bestätigen diese Ergebnisse: Die durchtrennten Nerven wachsen bei den mit dem Gel behandelten Ratten fast doppelt so schnell wie die Nervenfasern der Kontrollgruppe.
Dank "Tubes" finden sich die Nervenenden
Als Grundsubstanz verwendet das Institut für Biomedizinische Technik für sein Hydrogel Fibrin. Dies ist ein natürliches Wundheilungsmaterial, das die Blutgerinnung ermöglicht. Es lässt sich aus Blut gewinnen und ist deshalb in ausreichenden Mengen vorhanden. Der Vorteil gegenüber synthetischen Materialien besteht darin, dass Fibrin gut verträglich ist: Es wird als körpereigener Stoff nur in seltenen Fällen abgestossen. Ein weiterer grosser Vorteil ist, dass der Körper die Substanz nach einer bestimmten Zeit selber abbauen kann - dem Patienten bleibt eine zweite Operation erspart.
Bei einem Unfall durchtrennte Nervenzellen wachsen nicht nur langsam, sondern oft auch in die falsche Richtung, so dass sie ihr fehlendes Ende gar nicht finden. Aus diesem Grund arbeitet das Zürcher Forscherteam mit sogenannten "nerv guide tubes". "Wir bauen den Nervenzellen sozusagen einen Tunnel, durch den sie wachsen können", erklärt Heike Hall das Konzept der hilfreichen Röhrchen aus Silicon oder Teflon. Füllt man diese "nerv guide tubes" mit dem neuentwickelten Gel, dürfte dank des schnellen und gezielten Wachstums auch das Überbrücken grösserer Lücken zwischen den Nervenenden möglich werden.
Universelle Anwendung
Hydrogele lassen sich nicht nur für die Regeneration von Nervenzellen, sondern auch für andere Anwendungen einsetzen, so zum Beispiel für die Knochen- oder Hautregeneration. "Unsere Vision ist, dass der Arzt eines Tages nur zwei Tuben benötigt: In einer befindet sich die Grundsubstanz des Hydrogels, in der andern die anwendungsspezifischen Zusatzstoffe wie zum Beispiel Wachstumsfaktoren", sagt Heike Hall. Dieses Instrumentarium liesse sich potentiell zur Regeneration jedes Zelltyps verwenden. Noch ist man allerdings nicht soweit: Zur Zeit laufen die ersten vorklinischen Versuche in Lausanne. Untersucht werden jetzt die Verträglichkeit und die Wirksamkeit des Hydrogels beim Menschen. Wie viel Zeit noch bis zum Einsatz in der Praxis verstreicht, hängt von den Resultaten dieser Studien ab. Erst in einigen Jahren ist es vermutlich so weit. Heike Hall möchte nicht vorschnell unrealistische Hoffnungen wecken: "Natürlich ist die Regeneration von Querschnittslähmungen ein Ziel, auf das wir hinarbeiten. Ob eine Heilung jedoch eines Tages möglich sein wird, wissen wir noch nicht".
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