Freiburger Forschung ebnet Weg für neue Zelltherapien bei Hirnerkrankungen
Forscher der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg haben einen Weg gefunden, defekte Immunzellen an den Blutgefäßen des Gehirns gezielt auszutauschen. Die jetzt vorgestellten Ergebnisse könnten nach Angaben des Forschungsteams künftig eine Grundlage für neue Zelltherapien bei Hirnerkrankungen bilden, etwa bei Morbus Alzheimer.
Untersucht wurden spezialisierte Fresszellen, sogenannte Makrophagen, in den Hirnhäuten sowie an den Blutgefäßen des Gehirns. Diese Zellen übernehmen wichtige Aufgaben bei der Entsorgung von Abfallstoffen aus dem Gehirn und bei der Steuerung von Entzündungsprozessen. Wie die Wissenschaftler des Instituts für Neuropathologie des Universitätsklinikums Freiburg gemeinsam mit einem internationalen Forschungsteam nachwiesen, lässt sich in diesen Zellen durch die kurzzeitige Gabe eines Arzneistoffs ein gesteuerter Zelltod auslösen. Dadurch werden sie gezielt durch neu ankommende Zellen ersetzt und in ihrer Funktion beeinflusst.
Die Untersuchungen wurden an genetisch veränderten Mauslinien durchgeführt und im Fachmagazin „Nature Immunology“ veröffentlicht. Nach Einschätzung der Forscher sind die gewonnenen Daten ein wichtiger Baustein, um künftig zelltherapeutische Ansätze bei Erkrankungen des Gehirns zu ermöglichen.
„Mit unserer Methode können wir selektiv Fresszellen, auch Makrophagen genannt, an den Gefäßen des Gehirns austauschen. Die Makrophagen innerhalb des Gehirns, welche direkt neben den empfindlichen Nervenzellen sitzen, bleiben dabei hingegen unverändert“, sagt Studienleiter Prof. Dr. Marco Prinz, Ärztlicher Direktor des Instituts für Neuropathologie am Universitätsklinikum Freiburg und Mitglied im Exzellenzcluster CIBSS der Universität Freiburg. Dr. Lukas Amann, Gruppenleiter am Institut für Neuropathologie und gemeinsamer Letztautor der Studie, ergänzt: „Die von uns untersuchten Zellen sind alle Teil der Blut-Hirn-Schranke, was den Zugang für Therapeutika stark erschwert. Dass wir nun erstmalig gezielt diese Makrophagen austauschen können, ist ein bedeutender Fortschritt.“
Das Gehirn lässt sich nach Angaben der Forscher in Grenzgebiete und Funktionsgewebe unterteilen. In beiden Bereichen sind Makrophagen der überwiegende Immunzelltyp. Die Makrophagen an den Grenzflächen des Gehirns sitzen direkt an der Blut-Hirn-Schranke und kontrollieren dort, welche Stoffe ins Gehirn eindringen. Zugleich regulieren sie die Abfuhr von Abfallstoffen entlang der Blutgefäße.
Gerade diese Funktion ist nach Angaben des Forschungsteams für Erkrankungen wie Alzheimer von großer Bedeutung. Wenn Makrophagen nicht voll funktionsfähig sind, kann dies zur Entstehung von Hirnerkrankungen beitragen. Bei Alzheimer-Patienten führt das unzureichende Entfernen schädlicher Proteine an den Hirngefäßen zur sogenannten zerebralen Amyloidangiopathie. Diese Ablagerungen verschlechtern die Sauerstoffversorgung des Gehirns und können Gedächtnisverlust sowie Blutungen verursachen.
Im Tiermodell verfolgten die Forscher die Immunzellen vom Knochenmark bis ins Gehirn. Mithilfe genetisch veränderter Mäuse, bei denen Immunzellen zum Leuchten gebracht wurden, konnten sie per hochauflösender Mikroskopie nachweisen, dass sich diese Zellen langfristig speziell in den Grenzflächen des Gehirns ansiedeln. Untersuchungen im Schlaganfallmodell zeigten zudem, dass sich durch den Austausch der Zellen Krankheitsverläufe beeinflussen lassen.
„Wir zeigen hier zum ersten Mal, dass man die Immunzellen der Gehirngefäße ganz gezielt ersetzen kann – und Immunzellen, die man ersetzen kann, können wir auch positiv beeinflussen. Im nächsten Schritt wollen wir dieses Wissen dazu nutzen, neue Therapieansätze für verschiedene Gefäßerkrankungen des Gehirns auszuarbeiten“, heißt es aus dem Forschungsteam.
An der Studie waren Wissenschaftler aus Freiburg und Caen in Frankreich sowie aus Bonn und München beteiligt.