Wie ein parasitärer Fisch uns helfen kann, gegen Hirntumor und Schlaganfall vorzugehen
Die Forscher wenden sich einer alten Fischart zu, um einen besseren Weg zu finden, therapeutische Medikamente in das Gehirn abzugeben, um Erkrankungen und Ereignisse von Krebs bis Schlaganfall zu behandeln.
Bildnachweis: T. Lawrence, Fischereikommission der Great Lakes
Neunaugen sind eine der ältesten überlebenden Arten von aalähnlichen kieferlosen Fischen. Sie bevölkern sowohl Flüsse als auch Küstenmeerwasser in gemäßigten Regionen auf der ganzen Welt.
Diese seltsam aussehenden Fische werden durch ihren knochenlosen, zahngefütterten Mund besonders unheimlich. Sie sind auch parasitär und ernähren sich vom Blut anderer Fische.
Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass diese Wasserbewohner ein anpassungsfähiges Vehikel für Arzneimittel darstellen könnten, die die biologischen Auswirkungen von Erkrankungen oder Gesundheitsereignissen behandeln, die das Gehirn betreffen.
Eine kürzlich von einem Team von Wissenschaftlern der University of Wisconsin-Madison und der University of Texas in Austin durchgeführte Studie hat eine Art Molekül aus dem Immunsystem von Neunaugen untersucht, die als „variable Lymphozytenrezeptoren“ (VLRs) bezeichnet wird.
Die Forscher erklären, dass das, was VLRs interessant macht, ihre Fähigkeit ist, auf die extrazelluläre Matrix (ECM) abzuzielen, ein Netzwerk von Makromolekülen, die den Zellen, die sie umgeben, Struktur verleihen.
Dieses Netzwerk macht einen großen Teil des Zentralnervensystems aus. Das Forscherteam ist daher der Ansicht, dass VLRs dazu beitragen können, Medikamente zum Gehirn zu transportieren und die Wirksamkeit von Behandlungen für Hirntumor, Hirntrauma oder Schlaganfall zu steigern.
„Dieser Satz von Zielmolekülen scheint für die Krankheit etwas agnostisch zu sein. Wir glauben, dass es als Plattformtechnologie unter verschiedenen Bedingungen eingesetzt werden kann. “
Studienautor Prof. Eric Shusta
Die Forscher testeten ihre Hypothese an Mausmodellen für aggressiven Hirntumor und berichteten über ihre Ergebnisse im Journal Fortschritte in der Wissenschaft.
Ein vielversprechendes Experiment
Normalerweise dringen Medikamente nicht leicht in das Gehirn ein, da sie durch die Gehirn-Blut-Schranke geschützt sind, die verhindert, dass potenziell schädliche Substanzen in das Gehirn gelangen. Diese Barriere verhindert jedoch auch, dass das Medikament sein Ziel erreicht.
Bei einigen Gesundheitsereignissen, die das Gehirn betreffen, „lockert“ sich die Gehirn-Blut-Schranke, wodurch das Gehirn weiteren Problemen ausgesetzt werden kann, aber auch Medikamente eindringen können.
In der aktuellen Forschung waren die Forscher daran interessiert, die Wirksamkeit von VLRs zu testen und die Störung der Gehirn-Blut-Schranke bei Glioblastomen, einer aggressiven Form von Hirntumor, auszunutzen.
"Moleküle wie diese [VLRs] konnten normalerweise keine Fracht ins Gehirn befördern, aber überall dort, wo eine Störung der Blut-Hirn-Schranke vorliegt, können sie Medikamente direkt an den Ort der Pathologie liefern", erklärt Prof. Shusta.
Das Forscherteam arbeitete mit Mausmodellen des Glioblastoms und behandelte sie mit VLRs, die an Doxorubicin gebunden sind, ein Medikament zur Behandlung dieser Krebsform beim Menschen.
Prof. Shusta und Kollegen berichten, dass dieser Ansatz vielversprechend war und das Überleben der mit dieser experimentellen Kombination behandelten Nagetiere verlängerte.
Die Forscher stellen fest, dass die Bindung von VLRs an verschiedene Medikamente einen weiteren wichtigen Vorteil haben kann - es könnte Spezialisten ermöglichen, signifikant höhere Dosen dieser Medikamente an das Gehirn-ECM abzugeben.
"Ähnlich wie beim Einweichen von Wasser in einen Schwamm reichern die Neunauge-Moleküle möglicherweise viel mehr des Arzneimittels in der reichlich vorhandenen Matrix um die Zellen an als bei der spezifischen Abgabe an Zellen", erläutert Koautor Prof. John Kuo.
Und dieser verbindliche „Trick“ könnte helfen, ein weiteres Problem zu lösen. Die Forscher erklären, dass Gehirnzellen ihr eigener Feind sein können, wenn es um die Behandlung geht, da sie Chemikalien, die sie erreichen, „ausschütten“.
Da VLRs jedoch auf die ECM abzielen, die Gehirnzellen umgibt, könnten die Arzneimittel über längere Zeiträume auf die Zellen einwirken.
"Dies könnte eine Möglichkeit sein, Therapien an Ort und Stelle zu halten, die sich sonst nicht gut im Gehirn ansammeln, damit sie effektiver sind", sagt Co-Autor Ben Umlauf, Ph.D.
‘Diese Strategie in verschiedenen Modellen ausprobieren’
Schließlich stellen die Forscher fest, dass die VLRs in den Mausmodellen frei durch den Körper zirkulierten, sich jedoch nicht in gesundem Gewebe ansammelten. Dies legt nahe, dass diese Moleküle gesunde, funktionierende Organe nicht stören würden.
In Zukunft wollen die Forscher versuchen, VLRs mit anderen Arten von Krebsmedikamenten zu kombinieren, einschließlich der in der Immuntherapie verwendeten, um zu sehen, wie gut die Moleküle mit einer breiteren Palette von Therapien funktionieren würden.
Eine weitere Möglichkeit, die die Forscher untersuchen möchten, ist die Verwendung von VLRs zur Erkennung von Störungen der Blut-Hirn-Schranke, die auf den Beginn eines Gesundheitsereignisses hinweisen könnten. Sie schlagen vor, dies zu tun, indem sie VLRs an hochentwickelte Sonden binden, die mit bildgebenden Verfahren des Gehirns kompatibel sind.
Derzeit „freue ich mich jedoch darauf, diese Strategie in verschiedenen Krankheitsmodellsystemen auszuprobieren“, erklärt Kuo und fügt hinzu, dass „[t] hier mehrere Krankheitsprozesse sind, die die Blut-Hirn-Schranke stören, und wir könnten uns vorstellen, sie zu liefern eine Vielzahl verschiedener Therapien mit diesen Molekülen. “
