Vollständige Visualisierung des Rückenmarks der regenerierenden Projektionen vom unteren Brustwirbelsäulenmark, die die Gangausführungszentren erreichen. Bildnachweis: EPFL/.Neurorestore
Wissenschaftler von NeuroRestore, Schweiz, berichten Wissenschaften Sie haben eine Gentherapie entwickelt, die sich bei Mäusen als wirksam erwiesen hat, um das Nachwachsen von Nerven über Rückenmarksverletzungen hinweg zu stimulieren und die Nerven dazu zu bringen, sich wieder mit ihren normalen Zielen zu verbinden, um die Bewegungsfähigkeit wiederherzustellen.
Wenn das Rückenmark bei Mäusen und Menschen teilweise geschädigt ist, folgt auf die anfängliche Lähmung eine weitgehende spontane Wiederherstellung der motorischen Funktion. Nach einer vollständigen Verletzung des Rückenmarks findet diese normale Reparatur des Rückenmarks jedoch nicht statt und es erfolgt keine Genesung. Für eine sinnvolle Genesung nach einer schweren Verletzung sind Strategien erforderlich, die die Regeneration der Nervenfasern fördern. Die Bedingungen, die diese Strategien zur erfolgreichen Wiederherstellung der motorischen Funktion benötigen, sind jedoch noch unklar.
Frühere Entdeckungen und aktuelle Entwicklungen
„Vor fünf Jahren haben wir gezeigt, dass Nervenfasern durch anatomisch vollständige Rückenmarksverletzungen regeneriert werden können“, sagt Mark Anderson, einer der leitenden Autoren der Studie. „Aber wir erkannten auch, dass dies nicht ausreichte, um die motorische Funktion wiederherzustellen, da sich die neuen Fasern nicht an den richtigen Stellen auf der anderen Seite der Läsion verbinden konnten.“ Anderson ist Direktor für die Regeneration des Zentralnervensystems bei NeuroRestore und Wissenschaftler am Wyss Center for Bioengineering and Neural Engineering.
Vollständige Visualisierung des Rückenmarks der regenerierenden Projektionen vom unteren Brustwirbelsäulenmark, die die Gangausführungszentren erreichen. Bildnachweis: EPFL/.Neurorestore
Zusammenarbeit mit Kollegen an der UCLA (Universität von Kalifornien) und der Harvard Medical School nutzten Wissenschaftler hochmoderne Geräte in den Biotechnologieeinrichtungen des EPFL-Campus in Genf, um eingehende Analysen durchzuführen und die Art der Neuronen zu identifizieren, die an der normalen Rückenmarksreparatur nach einer teilweisen Rückenmarksverletzung beteiligt sind . „Unsere Beobachtungen anhand einer einzelnen Kernzelle RNA „Die Sequenz zeigte nicht nur, welche spezifischen Axone sich regenerieren müssen, sondern auch, dass diese Axone sich wieder mit ihren normalen Zielen verbinden müssen, um die motorische Funktion wiederherzustellen“, sagt Jordan Squire, Erstautor der Studie. Die Ergebnisse des Teams erscheinen in der Ausgabe des Journals vom 22. September 2023 Wissenschaften.
Auf dem Weg zu einer Kombination von Ansätzen
Ihre Entdeckung hat zur Entwicklung einer vielseitigen Gentherapie geführt. Die Wissenschaftler aktivierten Wachstumsprogramme in bestimmten Neuronen von Mäusen, um deren Nervenfasern zu regenerieren, regulierten bestimmte Proteine, um das Nervenzellwachstum durch den Kern der Läsion zu unterstützen, und verabreichten Leitmoleküle, um die regenerierenden Nervenfasern zu ihren normalen Zielen unter der Läsion zu locken. „Wir haben uns von der Natur inspirieren lassen, als wir eine Therapiestrategie entwickelt haben, die die Reparaturmechanismen des Rückenmarks nachahmt, die spontan nach Teilverletzungen ablaufen“, sagt Squire.
Vollständige Visualisierung des Rückenmarks der regenerierenden Projektionen vom unteren Brustwirbelsäulenmark, die die Gangausführungszentren erreichen. Bildnachweis: EPFL/.Neurorestore
Mäuse mit anatomisch vollständigen Rückenmarksverletzungen konnten wieder laufen und zeigten ähnliche Gangmuster wie Mäuse, die nach Teilverletzungen wieder normal gehen konnten. Diese Beobachtung enthüllte einen bisher unbekannten Erfolgsfall regenerativer Therapien bei der Wiederherstellung der motorischen Funktion nach einem Neurotrauma. „Wir gehen davon aus, dass unsere Gentherapie synergistisch mit unseren anderen Verfahren zur elektrischen Stimulation des Rückenmarks zusammenarbeitet“, sagt Gregoire Courtin, einer der leitenden Autoren der Studie, der zusammen mit Jocelyn Bloch auch NeuroRestore leitet. „Wir glauben, dass eine vollständige Lösung zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen beide Ansätze erfordert – Gentherapie zum Nachwachsen der relevanten Nervenfasern und Wirbelsäulenstimulation, um die Fähigkeit dieser Fasern und des Rückenmarks unterhalb der Verletzung zu maximieren, Bewegung zu erzeugen.“
Während noch viele Hürden überwunden werden müssen, bevor diese Gentherapie beim Menschen angewendet werden kann, haben Wissenschaftler in den kommenden Jahren die ersten Schritte zur Entwicklung der Technologie unternommen, die für dieses Kunststück erforderlich ist.
Referenz: „Wiederherstellung des Gehens nach einer Lähmung durch Regeneration von Neuronen, die dem normalen Zielbereich zugeordnet sind“ von Jordan W. Squire, Marco Milano, Alexandra De Cossi, Mathieu Gauthier, Michael A. Skinider, Nicholas D. James, Newton Chu, Anna Lassen, Claudia Cathey, Thomas H. Hutson, Steven Sito, Leticia Baud, Katia Galan, Viviana O’Reilly, Achilleas Laskaratos, Quentin Barraud, Timothy J. Deming, Richie E. Kohman, Bernard L. Schneider, Zhigang He, Jocelyn Bloch, Michael F. Sophronio, Gregoire Courtin und Mark A. Anderson, 21. September 2023, Wissenschaften.
doi: 10.1126/science.adi6412