Gerichtete Regeneration von Nervenzellen
Axone sind langgestreckte Fortsätze auf Neuronen und als solche für die Informationsübertragung zuständig. Das Wachstum von Axonen ist normalerweise nach der fötalen Entwicklung abgeschlossen, und sie regenerieren sich auch nicht nach einer Verletzung. Externe therapeutische Ansätze sind nur bedingt erfolgreich, da die regenerierenden Axone steifes Glianarbengewebe, das der Körper nach einer SCI bildet, nicht durchdringen können. Daher sollte das EU-finanzierte Projekt MAGFORCE4AXONGROWTH Signalwege erforschen, die die Migration von Wachstumskegeln und die axonale Regeneration steuern. So wurden magnetische Nanopartikel generiert, die die erforderliche mechanische Spannung für die experimentelle Dehnung der Axone erzeugen. Zunächst wurde ein Mikrofluidiksystem für die Züchtung primärer kortikaler Neuronen aus embryonalen Mäusen entwickelt. Die Wachstumskegel der Axone wurden mit spezifischen Antikörpern für das neuronale Zelladhäsionsmolekül (NCAM) beschichtet. Dann wurde ein Mikrofluidiksystem mit magnetischer Pinzette entwickelt, um eine kontrollierte Kraft zu erzeugen, ähnlich den von neuronalen Wachstumskegeln ausgehenden Kräften. Mit chemischen Stimuli wurde dann das Axonenwachstum geprüft, und es wurden potenzielle therapeutische Ziele identifiziert. Analysen von Semaphorin 3A und Netrin 1 sollten Aufschluss über die Funktion der zugeordneten Signalwege geben. Wie die Ergebnisse zeigten, erwiesen sich die Rho-Kinase (ROCK) und Calpain-Signalwege in Kombination mit axonaler Dehnung als wirksam. Durch Hemmung des ROCK-Signalwegs und Anlegen eines Magnetfelds gelang es, das NCAM-vermittelte axonale Wachstum um das Glianarbegeweben herum zu navigieren. Die Projektaktivitäten eröffnen damit neue therapeutische Möglichkeiten zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen und SCI. Eine erfolgreiche klinische Umsetzung könnte die Lebensqualität von Patienten verbessern und sozioökonomische Kosten deutlich senken.
Schlüsselbegriffe
Rückenmarksverletzung, neuronale Regeneration, Wachstumskegel, Axon, Glianarbe, Signalweg, Nanopartikel, axonale Dehnung, magnetische Pinzette, ROCK, Calpain
