Das Rückenmark ist das Bindeglied zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers. Es leitet Signale vom Gehirn an die Gliedmaßen weiter und übermittelt die Sinnesempfindungen aus dem Körper zurück ans Gehirn. Ist diese Verbindung gestört – etwa, weil durch eine schwere Verletzung wichtige Nervenfasern im Rückenmark durchtrennt wurden – ist die betroffene Person gelähmt und kann die jeweiligen Körperteile meist weder spüren noch aktiv bewegen. Einmal durchtrennt, können sich die entsprechenden Nervenfasern nicht nachbilden. Das liegt unter anderem daran, dass die Zellen die Proteine, die für die Regeneration notwendig wären, nicht oder nur unzureichend selbst bilden können und ihre Mikroumgebung zwar dafür sorgt, dass sich der Schaden nicht weiter ausbreitet, zugleich aber eine Heilung verhindert.
Synthetische Moleküle interagieren mit Nervenzellen
Ein Team um Zaida Álvarez von der Northwestern University in Chicago haben nun eine Möglichkeit gefunden, verletztes Rückenmark dennoch nachwachsen zu lassen – zumindest bei Mäusen. Dazu ahmten sie mit einer speziellen Mischung von Materialien die Proteine nach, die den Zellen den benötigten Impuls geben, sich zu regenerieren. „Die in der Studie verwendeten Signale imitieren die natürlichen Proteine, die erforderlich sind, um die gewünschten biologischen Reaktionen auszulösen“, erklärt Álvarez. „Proteine haben jedoch eine extrem kurze Halbwertszeit und sind teuer in der Herstellung.“
Die Forscher setzten stattdessen auf synthetische Moleküle, sogenannte Peptid-Amphiphile, die sich nach der Injektion ins Rückenmark von selbst zu Fasern zusammenlagern, flexible Bindungen eingehen und mit den Rezeptoren der Zellen interagieren. „Bei unseren synthetischen Signalen handelt es sich um kurze, modifizierte Peptide, die – wenn sie zu Tausenden miteinander verbunden werden – wochenlang überleben und Bioaktivität liefern“, sagt Álvarez. „Das Ergebnis ist eine Therapie, die weniger teuer in der Herstellung ist und viel länger anhält.“
Rückenmark wächst nach
An die Peptid-Amphiphile hängten die Forscher zwei verschiedene biologische Signalmoleküle an: Bei dem einen handelte es sich um einen Wachstumsfaktor, der die beschädigten Nervenzellfortsätze, die sogenannten Axone, dazu anregt, sich zu regenerieren. Das andere sorgte für die Neubildung von Blutgefäßen, die die Nervenzellen versorgen, und half so den beschädigten Neuronen zu überleben. Insgesamt unterstützte die Therapie die Heilung auf fünf sich ergänzende Arten: Die Axone regenerierten sich, Narbengewebe, das eine physische Barriere für die Reparatur bilden kann, verringerte sich, die isolierende Myelinschicht um die Axone herum bildete sich neu, es entstanden neue Blutgefäße und es überlebten mehr Neuronen.
