Unsere Schranke im Kopf überwinden

Viele Medikamente gegen Hirnerkrankungen gelangen nicht durch die Blut-Hirn-Schranke. Forscher versuchen nun, die auszutricksen.

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Mit Ultraschall die Blut-Hirn-Schranke überwinden Grafik vergrössern

Hirnerkrankungen sorgen nicht nur für viel Leiden, sie gehen auch ins Geld. Laut Schätzungen der Universität Zürich belaufen sich in der Schweiz die Kosten jährlich auf rund 17 Milliarden Franken. Eine im wahrsten Sinne des Wortes echte Hürde für ihre effektive Behandlung ist die Blut-Hirn-Schranke. Diese Barriere ist eigentlich ein Segen der Natur. Schliesslich verhindert sie, dass Krankheitserreger oder giftige Stoffwechselprodukte vom Blutkreislauf ins Denkorgan eindringen.

Doch gleichzeitig ist die Blut-Hirn-Schranke ein Fluch für die Patienten. Etwa 98 Prozent aller Medikamente, die für eine Behandlung von Erkrankungen wie Alzheimer oder Hirntumoren infrage kämen, erreichen das Gehirn aufgrund der Barriere nicht. Forscher suchen deshalb schon seit Jahrzehnten nach Methoden, um die Schranke zu überwinden. Verschiedene Verfahren wurden bereits an Menschen geprüft – ein Durchbruch blieb bisher jedoch aus.

Keine Schäden im Gehirn

Einem Team um den Neurochirurgen Alexandre Carpentier vom Universitätskrankenhaus La Pitié-Salpêtrière in Paris ist nun mithilfe von Ultraschall bei Hirntumor-Patienten zumindest ein erster Erfolg gelungen. Die Mediziner injizierten für den Körper ungefährliche gasgefüllte Mikrobläschen in den Blutkreislauf. Mithilfe eines 12 Millimeter grossen Ultraschallgeräts, das sie oberhalb des Tumorgebiets in den Schädelknochen der Patienten implantierten, brachten sie die Bläschen zum Vibrieren. Die Behandlung lockerte an der betreffenden Stelle die engen Zellkontakte der Blut-Hirn-Schranke und machte sie vorübergehend durchlässig.

Die im Fachblatt «Science Translational Medicine» veröffentlichte Studie ist die erste, welche die Ultraschalltechnik erfolgreich beim Menschen angewendet hat. Die 15 Teilnehmer litten unter einem wiederkehrenden Glioblastom: einem Hirntumor, der für Betroffene ein mittleres Überleben von nur 15 Monaten nach der Diagnose bedeutet. Bei neun dieser Patienten konnten die Mediziner die Blut-Hirn-Schranke durch die Behandlung für einige Stunden öffnen. Sie gehen davon aus, dass auch das verabreichte Chemotherapeutikum Carboplatin das Gehirn dieser Patienten in höherer Konzentration erreichte. Ob sich die Behandlung letztlich auch positiv auf die Überlebensdauer der Patienten auswirkt, lässt sich noch nicht sagen. Aufgrund der Daten scheine die Methode jedoch sicher zu sein, schreiben Carpentier und Kollegen. Schäden wie Durchblutungsstörungen oder Blutungen im Gehirn traten während und nach der Behandlung nicht auf.

«Nebenwirkungen von Krämpfen bis zum Tod»

Die französischen Forscher glauben an das Potenzial der Ultraschalltechnik für die Chemotherapie. Ein Optimismus, den allerdings nicht alle teilen. «Bei einer unspezifischen Öffnung der Blut-Hirn-Schranke – auch nur für kurze Zeit – wird die lebenswichtige Schutzfunktion für unser Gehirn ausser Kraft gesetzt», sagt Jörg Huwyler, Professor für Pharmazeutische Technologie an der Universität Basel. Er verweist auf die älteste Methode zur Öffnung der Blut-Hirn-Schranke, zu der es auch die meisten Studien an Menschen gibt. Dabei verabreicht man Patienten eine spezielle Lösung des Zuckeralkohols Mannit in eine Arterie, die zum Gehirn führt, und bricht auf diese Weise ebenfalls kurzzeitig die Barriere auf. «Die Nebenwirkungen reichen von Krämpfen bis zu Tod, ich bin deshalb bei solchen Methoden etwas skeptisch», sagt Huwyler. Andere Experten beurteilen die Ultraschallmethode optimistischer und können sich einen zukünftigen Einsatz bei Tumorpatienten vorstellen.

Wegen der Risiken einer vorübergehend geöffneten Schranke schlagen viele Forscher andere Wege ein. Sie wollen beispielsweise natürliche Transportsysteme gewissermassen als Taxi verwenden. Mit deren Hilfe gelangen auch Stoffe durch den Schutzwall, welche eigentlich zu gross sind – etwa Glukose, Aminosäuren, Vitamine und Hormone. Eines dieser Transportsysteme ist der Transferrin-Rezeptor, der an der Oberfläche der Blutgefässe sitzt. Dockt das Protein Transferrin bei ihm an, schleust der Rezeptor das Protein ins Gehirn. Auf diese Weise kann an Transferrin gebundenes Eisen die Blut-Hirn-Schranke überwinden.

Vielversprechende Verfahren

Dieses Transportsystem haben sich auch die Forscher um Ryan Watts von der ­Biotechnologiefirma Genentech in San Francisco zunutze gemacht. Sie entwickelten einen doppelarmigen Antikörper. Der eine Arm heftet sich an den Transferrin-Rezeptor, der ihn als legitimen Fahrgast betrachtet. Damit dient er dem anderen Arm mit der eigentlichen therapeutischen Wirkung gewissermassen als Fahrkarte für die Reise durch die Schranke. Für eine Studie von 2014, erschienen in «Science Translational Medicine», testeten die Wissenschaftler bei Affen mit einigem Erfolg einen Antikörper, um im Hirn ein Protein zu blockieren, das bei der Alzheimerentstehung vermutlich eine wichtige Rolle spielt.

Solche Verfahren mit Antikörpern seien vielversprechend, sagt Biochemiker Gert Fricker von der Universität Freiburg. Ein Nachteil bleibe jedoch, dass sich jeweils nur wenige Wirkstoffmoleküle an einen Antikörper anheften liessen. «Will man etwa bei Alzheimer ein Medikament in grosser Konzentration ins Gehirn schleusen, reicht dies nicht.» Dieses Problem lässt sich jedoch mit einem anderen Ansatz umgehen, der derzeit in Forscherkreisen hoch gehandelt wird: mit Nanopartikeln. Geeignet sind beispielsweise winzige Fettkügelchen, sogenannte Liposomen. «Diese lassen sich mit Zehntausenden von Wirkstoffmolekülen befüllen», so Fricker. Gekoppelt an Antikörper, können die beladenen Kügelchen ins Hirn eingeschleust werden. «Bei Tieren hat der Ansatz bei vielen Wirkstoffen gut funktioniert.» Erste Studien mit Menschen würden bald beginnen. (Tages-Anzeiger)

Erstellt: 11.10.2016, 19:25 Uhr

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