Erna van Niekerk, University of California, Department of Neurosciences, San Diego, USA

Verbesserung der Regeneration des kortikospinalen Trakts nach Rückenmarksverletzung

Gefördert in: 2017, 2018, 2019


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Problem: Die geringe Regenerationsfähigkeit von Axonen im ZNS

Angriffspunkt: Die zelleigene Fähigkeit zur Regeneration von Nervenzellen

Zielsetzung: Verbesserte Regeneration und damit verbesserte Funktionsherstellung nach Verletzung

 

Während der Entwicklung strecken die Nervenzellen ihre Fortsätze durch das ganze Nervensystem zu weit entfernt liegenden Zellen als Ziele aus und stellen mit diesen Verbindungen her. Die Fähigkeit der jungen Nervenzellen, ihre Fortsätze auszustrecken, ist im Erwachsenalter ziemlich erloschen. Diese dramatisch verminderte zelleigene Fähigkeit zu wachsen ist grundlegend dafür verantwortlich, dass die Nervenzellen im erwachsenen Zentralnervensystem (ZNS) nicht in der Lage sind, ihre Axone nach einer Verletzung zu regenerieren. Aus dieser Unfähigkeit zur Regeneration des ZNS resultiert oft eine bleibende funktionelle Behinderung. So besteht ein dringlicher Handlungsbedarf für therapeutische Strategien, die die Regenerationsfähigkeit und so auch den Funktionsgewinn verbessern.

Vor kurzem hat unsere Arbeitsgruppe gezeigt, dass ins verletzte Rückenmark transplantierte neurale Stammzellen einen Nährboden bilden, in dem Axone von ZNS-Motorneuronen leicht regenerieren (Kadoya et al, 2016). Dieser bemerkenswerte Befund zeigt, dass Nervenzellen ihre Fähigkeit zu regenerieren durchaus bis ins Erwachsenenalter behalten, wie diese jedoch in die Tat umgesetzt werden kann, ist unklar.

Dieses Projekt will die Frage klären, wie erwachsene motorische Nervenzellen das Wiederauswachsen von verletzten Axonen einleiten können und wie sie das richtige Ziel zur Re-Innervierung finden. Dafür werden wir als Erstes die Gene, die in regenerierenden Nervenzellen aktiv sind, identifizieren. Eine Cloud basierte Computer-Infrastruktur hilft bei der Verknüpfung dieses genetischen Codes mit pharmakologischen Wirkstoffen über die sog. Broad Connectivity Database. Eine chemische Bibliothek von über 3000 auf dem Markt befindlichen oder in klinischen Studien verwendeten Wirkstoffen wird mit dem genetischen Code der motorischen Nervenzellen verglichen, um bisher unerkannte Verbindungen zwischen den Wirkstoffen und ihren Angriffspunkten zu identifizieren. Dieser Vergleich soll zu neuen Wirkstoffen führen, die die Axonregeneration fördern können. Mögliche Kandidaten werden dann in experimentellen Rückenmarksmodellen auf ihre therapeutische Wirkung untersucht.

Vorausgesetzt diese Kandidatensuche ist erfolgreich, könnte dieses Projekt schnell in eine Behandlung für Patienten umgesetzt werden, da einige dieser Wirkstoffe bereits von der FDA genehmigt sind.