Eine bessere Behandlung für Folgeerscheinungen des ischämischen Schlaganfalls
Ein ischämischer Schlaganfall tritt auf, wenn eine Arterie, die das Gehirn mit Blut versorgt, verschlossen wird. Dieser Verschluss verringert die Durchblutung und die Sauerstoffzufuhr zum Gehirn, wodurch Hirnzellen geschädigt werden oder absterben. Dies führt entweder zum Tod oder zu dauerhaften neurologischen Defiziten. Der Goldstandard für die Behandlung des ischämischen Schlaganfalls ist die Thrombolyse, die mittels eines spezifischen Arzneimittels, genannt Gewebe-Plasminogen-Aktivator, oder durch die Entfernung des Blutgerinnsels mithilfe einer mechanischen Methode, der mechanischen Thrombektomie, durchgeführt wird. Diese Behandlungsmethode rettet zwar Leben, kann die entstandenen Schäden im Gehirn jedoch nicht reparieren. Für die Reparatur von Schäden im Hirngewebe ist es entscheidend, oxidativen Stress zu vermeiden. Dabei handelt es sich um ein Phänomen, das durch die Überproduktion kleiner Moleküle, reaktive Sauerstoff- und reaktive Stickstoffspezies genannt, verursacht wird. Die Entwicklung einer Behandlungsmethode, die sich auf ebendieses Phänomen stützt, war Ziel des EU-finanzierten Projekts BIONICS. „Schwerpunkt des Projekts BIONICS war die Entwicklung einer biomimetischen und neuroprotektiven lipidischen Nanokapsel für die gezielte Behandlung von Folgeerscheinungen des Schlaganfalls“, so Christos Tapeinos, Projektkoordinator von BIONICS. „Wir hoffen, dass wir durch die Herstellung eines biokompatiblen Wirkstoffabgabesystems, welches die physikalische Barriere des Gehirns überschreiten kann und eine Kombination aus verschiedenen Antioxidantien an das ischämische Gewebe abgibt, einen Teil des geschädigten Gewebes wiederherstellen können.“ Tapeinos führte seine Forschung an der Fakultät für intelligente Bioschnittstellen des Italienischen Instituts für Technologie mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durch.
Versuch und Irrtum
Eine der hauptsächlichen Hürden zur erfolgreichen Abgabe eines Arzneimittels an das Gehirn ist die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke, die hochselektiv Moleküle und Substanzen in das Gehirn einlässt. Selbst wenn das Arzneimittel die Blut-Hirn-Schranke überwindet, muss das biokompatible Abgabesystem in der Lage sein, auf die überlebenden Zellen im Gehirn abzuzielen. „Nur dann können wir mit der Verringerung des Schadens, der durch den oxidativen Stress verursacht wurde, beginnen“, erläutert Tapeinos. Um diese vielfältigen Herausforderungen zu meistern, entwickelten Forschende ein biokompatibles Abgabesystem, das sowohl synthetische als auch natürliche Lipide nutzt. Im nächsten Schritt demonstrierten sie, dass dieses Abgabesystem sowohl die Blut-Hirn-Schranke als auch neuronale Zellen anvisieren konnte. „Die größte Herausforderung bestand darin, zu beweisen, dass das Antioxidantiensystem funktioniert und die geschädigten Neuronen schützen kann“, so Tapeinos weiter. Im ersten von den Forschenden genutzten Modell über oxidativen Stress funktionierte das Abgabesystem. Doch als das Modell abgeändert wurde, um den physiologischen Ischämie-/Reperfusionsschaden genauer zu beschreiben, waren die Ergebnisse weniger aussagekräftig. „Nach einigen Experimenten und auf Grundlage der vorherigen Ergebnisse erkannten wir, dass das Ischämie-/Reperfusionsmodell, welches wir verwendeten, nicht zutreffend war“, merkt Tapeinos an. „Infolgedessen begannen wir mit der Optimierung dieses Modells und erstellten schließlich, nach einem langen Prozess von Versuch und Irrtum, ein Modell, das die physiologischen Bedingungen zumindest für ein zweidimensionales In-vitro-System ‚exakt‘ nachahmen kann.“
Ein Sprungbrett für die künftige Forschung
Obwohl das übergeordnete Ziel, der Schutz vor einer Ischämie des Gehirns, nicht erreicht wurde, konnte das Projekt zeigen, dass die Erstellung eines biokompatiblen Abgabesystems und die Entwicklung eines Ischämie-/Reperfusionsmodells anderen Forschenden auf diesem Gebiet als Sprungbrett und Unterstützung dienen kann. „Wir sind stolz auf unser In-vitro-Ischämie-/Reperfusionsmodell, denn jetzt können wir auf diese Erfahrung zurückblicken, um unsere Arbeit weiterzuentwickeln und bessere In-vitro-Systeme für Ischämie-/Reperfusionsschäden zu erstellen“, schließt Tapeinos. Derzeit bemüht sich das Projekt um zusätzliche Finanzmittel, um seine Forschung um In-vivo-Studien erweitern zu können.
Schlüsselbegriffe
BIONICS, ischämischer Schlaganfall, Schlaganfall-Folgeerscheinungen, Schlaganfall, Thrombolyse, Blut-Hirn-Schranke, oxidativer Stress
