Es ist bekannt, dass neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson, an der weltweit über 10 Millionen Menschen leiden, Neuronen schädigen und zerstören, wodurch die geistige und körperliche Gesundheit des 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, verursacht. Die Verringerung von Dopamin 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.Parkinson-Krankheitsfälle werden erwartetmehr als 14 Millionen weltweit bis 2040, ein Anstieg, der teilweise durch eine alternde Bevölkerung bedingt ist. Derzeitige Behandlungen umfassen die Verwendung des Medikaments L-DOPA sowie von Dopaminagonisten und/oder Monoaminoxidase-B-Hemmern. Diese Medikamente helfen, den Dopaminspiegel zu erhöhenim Gehirn, sind aber nur in der Lage, einige der Symptome der Krankheit zu bekämpfen und ihr Fortschreiten nicht aufzuhalten. Sie können auch nach langjähriger Anwendung schwerwiegende, oft unerträgliche Nebenwirkungen hervorrufen.
Es gibt aber gute Neuigkeiten.
Eine radikale Strategie
Die Stammzellersatztherapie oder regenerative Medizin könnte einen radikal neuen Weg für die Behandlung von Parkinson und anderen neurodegenerativen Erkrankungen eröffnen.
Der bahnbrechende Ansatz wird bald in der ersten klinischen Studie dieser Art auf die Probe gestellt werden, in einer bestimmten Population von Menschen, die mit einer Form der Parkinson-Krankheit leben, die durch eine Mutation im PRKN Parkin-Gen verursacht wird.
Die Forschung wurde veröffentlicht in der aktuellen Ausgabe der Publikation Nature Partner Journals npj Natur Regenerative Medizin.
„Wir freuen uns nicht mehr über die Gelegenheit, 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 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 zur Umwandlung nicht-neuronaler Stammzellen in funktionierende Neuronen und die anschließende Transplantation dieser Neuronen in das Gehirn durch Neuraltransplantation, bei der Stammzellen direkt in das Gehirn implantiert werden.
Kordower und andere haben bereits gezeigt, dass sich solche implantierten Zellen in Ratten zu funktionellen Neuronen entwickeln können, die Dopamin freisetzen und die von untergrabenen Fähigkeiten wiederherstellen. Parkinsons Zerstörung dopaminerger Zellen.
Die aktuelle Studie zeigt, dass eine Gruppe von experimentell hergestellten Zellen in Bezug auf Überleben, Wachstum, neurale Konnektivität und Dopaminproduktion optimal abschneidet, 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.
Wie funktioniert es?
Allerdings ist es nicht so einfach.
Erwachsene Stammzellen gibt es in zwei Varianten. Eine Art kann in voll entwickelten Geweben wie Knochenmark, Leber und Haut gefunden werden. Die zweite Art von erwachsenen 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 das Timing, in 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,das geht 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 führte zu einer stärkeren neuralen Verzweigung und einer vollständigen 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 Dopamin-produzierenden Ersatzzellen ausgesät wurde, könnten niedrigere Dosen von Medikamenten wie L-DOPA verwendet werden, was die positiven Ergebnisse verstärkt und Nebenwirkungen abschwächt.
Eine solche Forschung bereitet die Voraussetzungen für den Ersatz beschädigter oder toter Neuronen durch frische Zellen für eine breites Spektrum verheerender Krankheiten.
„Patienten mit der Huntington-Krankheit oder Multisystematrophie oder sogar der Alzheimer-Krankheit könnten auf diese Weise für bestimmte Aspekte des Krankheitsprozesses behandelt werden“, sagte Kordower.