Parkinson: Modifiziertes Protein wirkt wie ein Medikament
Neue Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Molekulare Neurobiologiebietet eine vielversprechende neue Strategie zur Wiederherstellung des funktionellen Dopaminspiegels im Gehirn: Veränderung eines natürlich vorkommenden Proteins, damit es in Gehirnzellen eindringen und als Medikament verwendet werden kann.
Die Parkinson-Krankheit, eine zunehmend schwächende neurologische Erkrankung, von der in den USA etwa 1 Million Menschen betroffen sind, wird durch den Verlust von Dopamin-produzierenden Neuronen verursacht.
Derzeit suchen Forscher nach Strategien, um entweder ihre Funktionalität zu ersetzen oder wiederherzustellen oder den Dopaminspiegel zu erhöhen, der ein Neurotransmitter ist, der für die Steuerung der Bewegung von entscheidender Bedeutung ist.
In jüngster Zeit haben Forscher beispielsweise Licht verwendet, um ein Medikament zu kontrollieren, das bestimmte Rezeptoren im Gehirn blockiert. Das Blockieren dieser Rezeptoren erhöht Dopamin.
Andere Studien haben Vitamin B-3 verwendet, um den Tod von Dopamin-produzierenden Neuronen zu stoppen, oder sie haben vorgeschlagen, dass eine Erhöhung des Dopamins nur in kurzen Stößen und nicht ständig dazu beitragen kann, die Bewegung zu kontrollieren.
Jetzt verfolgt eine neue Studie einen anderen Ansatz. Aufbauend auf früheren Forschungen, bei denen ein Protein namens Nurr1 als vielversprechendes Wirkstoffziel für Parkinson herausgegriffen wurde, hat ein internationales Wissenschaftlerteam das Protein so verändert, dass es in Gehirnzellen eindringen kann.
In dieser Form kann das natürlich vorkommende Protein dopaminergen Neuronen zum Überleben verhelfen, erklären die Wissenschaftler in ihrer Arbeit, deren erster Autor Dennis Paliga war, von der Arbeitsgruppe Molekulare Neurobiochemie an der Ruhr-Universität Bochum in Deutschland.
Modifizieren des Nurr1-Proteins
Paliga und sein Team erklären, dass Nurr1 ein Transkriptionsfaktor ist, der eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Aufrechterhaltung von Dopamin-produzierenden Neuronen in einem Hirnbereich namens Substantia Nigra spielt.
Frühere Studien, auf die sich die Autoren beziehen, haben einen Mangel des Nurr1-Proteins bei Parkinson-Krankheit festgestellt, was zu der Annahme führt, dass die Ergänzung der Nurr1-Spiegel eine gute therapeutische Strategie sein könnte.
Transkriptionsfaktoren unterstützen die Entwicklung von Zellen, indem sie an die DNA im Zellkern binden und „entscheiden“, welche Gene dekodiert werden, damit sie Proteine bilden.
In seiner natürlichen Form kann Nurr1 jedoch nicht von außen in Zellen eindringen. Also suchten Paliga und sein Team nach Wegen, um ihm einen „Signalschub“ zu geben, der ihn dazu auffordern würde.
Anbringen eines aus dem Bakterium erzeugten Proteinfragments Bacillus anthracis Nurr1 erwies sich als der „Schub“, den die Forscher suchten.
„Das von uns verwendete Fragment des Bakterienproteins löst keine Krankheiten aus“, erklärt der entsprechende Autor Rolf Heumann. "[I] t enthält lediglich den Befehl, etwas in die Zelle zu transportieren", fügt er hinzu.
Wenn das modifizierte Protein in die Zelle gelangt, löst es sich vom bakteriellen Proteinfragment und kann frei auf die Gene abzielen, die die Produktion von Dopamin in Gang setzen.
Wie verändert Nurr1 die Neurodegeneration stoppt
Insbesondere zeigten weitere Labortests von Paliga und Kollegen, dass die Verabreichung der modifizierten Version von Nurr1 die Spiegel eines Enzyms erhöhte, das für die Dopaminsynthese von entscheidender Bedeutung ist, ein Prozess, der bei Parkinson häufig gestört wird.
Das Enzym heißt Tyrosinhydroxylase. Zellkulturen haben gezeigt, dass Nurr1-behandelte Zellen mehr von diesem Enzym produzierten als ihre unbehandelten Gegenstücke. Die Behandlung der Zellen mit dem Protein verringerte jedoch auch die Produktion eines anderen Proteins, das als Nur77 bekannt ist und den Zelltod reguliert.
Schließlich testeten die Forscher die Wirkung von Nurr1 auf Dopamin-produzierende Neuronen, die mit einem Neurotoxin behandelt worden waren, um die Auswirkungen der Parkinson-Krankheit zu simulieren. Das modifizierte Nurr1 stoppte die Degeneration der Neuronen.
"Diese Ergebnisse", erklären die Autoren der Studie, "könnten für die nukleare Abgabe des Nurr1-Transkriptionsfaktors im Zusammenhang mit proteinbasierten Behandlungen bei Morbus Parkinson relevant sein."
Der Co-Autor der Studie, Sebastian Neumann, der der Arbeitsgruppe Molekulare Neurobiochemie angeschlossen ist, kommentiert die Ergebnisse ebenfalls.
"Wir hoffen, dass wir damit den Weg für eine neue Parkinson-Therapie ebnen können […]. Dennoch kann unser Nurr1-Fusionsprotein lediglich die Entwicklung eines neuen Ansatzes einleiten."
Sebastian Neumann
"Es müssen noch viele Schritte unternommen werden, um zu klären, ob das modifizierte Protein spezifisch die richtigen Zellen im Gehirn erreicht und wie es angewendet werden könnte", schließt Neumann.
