Die Forschung im Bereich der Rückenmarksregeneration hat in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt. Trotz der Herausforderungen, die mit Verletzungen des zentralen Nervensystems verbunden sind, gibt es eine wachsende Zahl vielversprechender Therapieansätze. Dieser Artikel beleuchtet einige dieser Fortschritte und gibt einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.
Aktuelle Herausforderungen bei Rückenmarksverletzungen
Nerven des Rückenmarks wachsen normalerweise nicht nach und regenerieren sich nicht. An der Verletzungsstelle bildet sich eine undurchdringliche Narbe. Der schwedische Neurowissenschaftler Lars Olson verglich diese einmal mit einer „gesperrten, teilweise zerstörten und von Gestrüpp überwucherten Straße“. Lange Zeit war die vorherrschende Theorie, dass es im zentralen Nervensystem, also im Gehirn und Rückenmark, an Wachstumsfaktoren mangelt.
Vagusnervstimulation zur Verbesserung der Rehabilitation
Eine klinische Studie aus dem Jahr 2025, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature, zeigte eine erhöhte Verbesserung bei der Rehabilitation bei Querschnittlähmung. In dieser Studie erhielten Personen mit inkompletter Rückenmarksverletzung eine Kombination aus der Stimulation eines Nervs im Halswirbelbereich (Closed-loop vagus nerve stimulation - CLV) und einer fortschreitenden, individuell angepassten Rehabilitation. Die Methode verwendet elektrische Impulse, die über ein winziges Implantat, das in den Nacken eingesetzt wird, an das Gehirn gesendet werden und zeitlich so abgestimmt sind, dass sie während der Rehabilitationsübungen auftreten.
Dr. Michael Kilgard, Professor für Neurowissenschaften, erklärte, dass bei einem Schlaganfall die zusätzliche Stimulation des Vagusnervs die Verbesserung durch Therapie vervielfachen kann. Die Studie zeigte, dass eine alleinige Therapie bei Querschnittlähmung den Teilnehmern nicht half, während die Therapie in Kombination mit der Stimulation dies tat. An der Studie nahmen 19 Personen mit einer chronischen, inkompletten Querschnittlähmung im Halswirbelbereich teil, die zwölf Wochen lang eine Therapie absolvierten, bei der sie einfache Videospiele spielten, um bestimmte Bewegungen der oberen Gliedmaßen auszulösen.
Die Studie diente sowohl als klinische Phase-1- als auch als Phase-2-Studie und umfasste in der ersten Phase eine randomisierte Placebo-Kontrolle. Neun der 19 Teilnehmer erhielten während der ersten 18 Therapiesitzungen eine Scheinstimulation statt einer aktiven Behandlung, während sie in den letzten 18 Sitzungen mit CLV behandelt wurden. Die Teilnehmer waren zwischen 21 und 65 Jahre alt, und der Eintritt der Querschnittlähmung lag zwischen einem und 45 Jahren zurück. Die neueste kabellose Version des Vagusnervstimulators ist etwa so groß wie ein Zehncentstück und damit ca. 50mal kleiner als die Version, die 2022 zur Verfügung stand. Eine Phase-3-Zulassungsstudie wird 70 Teilnehmer an mehreren US-amerikanischen Querschnittgelähmtenzentren umfassen.
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Die Rolle von Nogo-A und Antikörpertherapien
Martin Schwab und sein Team in Zürich konzentrierten sich auf die Aufhebung der Hemmung des Nervenwachstums als Lösung für Rückenmarksschäden. Sie identifizierten das Protein „Nogo-A“ als Stoppsignal-Stoff und entwickelten Antikörper dagegen. In Tierversuchen wuchsen verletzte Fasern im Rückenmark der Versuchsratten nach der Antikörper-Gabe wieder nach. Statt nach einem Millimeter bereits ihr Wachstum einzustellen, bildeten die Neuronen der Antikörper-Ratten innerhalb von zwei bis drei Wochen neue Auswüchse, immerhin 7 bis 11 Millimeter lang.
Die Pharma-Firma Novartis hat in Zusammenarbeit mit dem Institut für Hirnforschung einen Antikörper hergestellt, der für Menschen geeignet ist. Verabreicht werden soll er mit einer unter der Bauchhaut eingepflanzten Pumpe, die das Medikament über einen dünnen Schlauch direkt in die Rückenmarksflüssigkeit abgibt. Es wurden genügend Tierversuche gemacht, die die Wirksamkeit des Mittels beweisen. Versuche an Ratten genügten dafür nicht, auch Affen mussten erst mit den Antikörpern geheilt werden, um zu beweisen, dass die Methode an Primaten funktioniert. Das Mittel muss auf seine Toxizität, also auf eventuelle giftige Nebenwirkungen getestet werden. Das geschieht ebenfalls an Affen.
Anita Buchli, die wissenschaftliche Koordinatorin der komplizierten Versuchsreihen, sagte, dass die Ratten, die die Antikörpertherapie bekommen haben, keinerlei Verhaltensauffälligkeiten zeigen. Das ist ein Zeichen, dass die Rückenmarksnerven nicht nur gut zusammengewachsen, sondern auch richtig verschaltet worden sind. Es hätte auch anders kommen können: Eine Fehlverkabelung im Rückenmark mit schlimmen Folgen - torkelnder Gang, Missempfindungen, chronische Schmerzen.
Weitere Hemmstoffe und therapeutische Möglichkeiten
Marie Filbin, eine amerikanische Kollegin von Martin Schwab, wies darauf hin, dass es „mindestens ein Dutzend Moleküle, die auf verschiedenen Ebenen an der Hemmung beteiligt sind“ gibt. Neben Nogo-A gibt es in der Myelin-Hüllschicht zwei andere Stoppsignale, die nach ihrer chemischen Zusammensetzung und Herkunft die Abkürzungen MAG und OMgp erhalten haben. Sie berichtete von Experimenten mit Rolipram, einem Medikament, das in den Achtzigerjahren gegen Depressionen entwickelt wurde, aber nie zur Marktreife gelangt war.
Verhinderung der Narbenbildung
Andere Forschungsansätze zielen auf die Verhinderung der Narbenbildung nach einer Rückenmarksverletzung ab. Schuld an den Narben sind Stützzellen zwischen den Nerven, die Gliazellen. Jerry Silver vom NeuroScience Center der University of Cleveland, Ohio, behandelt seine Versuchsratten deshalb mit Chondroitinase, einem Enzym, das die Fasern durchlässiger macht, sowie einem Hefepräparat, das diese Wirkung unterstützt. Obwohl der Wirkmechanismus noch unklar ist, kündigte Silver im November klinische Studien „innerhalb der nächsten ein bis zwei Jahre“ an.
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Olfaktorische Hüllzellen als Brücken für die Regeneration
Eine andere Sorte Zellen haben sich „als Brücken für die Regeneration“ bestens bewährt, wie auch Martin Schwab findet, obwohl sie aus einem vom Rückenmark doch relativ weit entfernten Organ stammen, der Nase. Olfaktorische Hüllzellen werden sie genannt; sie gehören zu den Gliazellen und ummanteln normalerweise den Riechnerv. Der Neurochirurg Huang Hongyun behandelt in Peking gelähmte Patienten aus aller Welt mit einem Präparat aus olfaktorischen Hüllzellen, nachdem er das Verfahren - im Tierversuch - an einer renommierten Klinik in New York gelernt hatte. Huang Hongyun gewinnt die Zellen von Föten aus Schwangerschaftsabbrüchen, kultiviert sie in einer Nährlösung und spritzt sie dann den Patienten oberhalb des geschädigten Wirbels direkt ins Rückenmark. Viele Patienten berichteten nach der Behandlung von merklichen Verbesserungen.
Wise Young, der New Yorker Doktorvater von Huang Hongyun, beobachtete bei einem Besuch in Peking die Erfolge mit eigenen Augen. Er sagte, dass es keinen Zweifel gibt, dass da etwas passiert. Um eine echte Nervenregeneration kann es sich also keinesfalls handeln, weil die bedeutend länger brauchen würde.
Stimulation des Rückenmarks und Laufübungen
Ein schweizerisches Forscherteam hat querschnittsgelähmte Ratten dank gezielter Stimulation des Rückenmarks und Laufübungen wieder zum Laufen gebracht. Durch diese Therapie seien neue Nervenverbindungen im Rückenmark gewachsen und hätten die Bewegungsfähigkeit der Hinterbeine zu 100 Prozent wiederhergestellt.
Grégoire Courtine von der Universität Zürich und der Ècole Polytechnique Fédérale de Lausanne und seine Kollegen injizierten chemische Botenstoffe in die untere Rückenmarksregion der Ratten und reizten den Bereich mit leichten Stromstößen. Damit simulierten sie aktivierende Signale, mit denen der Hirnstamm die Nervenleitungen normalerweise auf eine Bewegung vorbereitet. Schon nach sieben Tagen dieser Behandlung führten die Ratten auf einem Laufband erste unwillkürliche Schrittbewegungen mit ihren Hinterbeinen aus.
Epidurale Elektrostimulation und funktionsorientiertes Training
Die epidurale Elektrostimulation im Bereich des Pattern Generators in Kombination mit funktionsorientiertem Training kann die Gehfunktion in sehr beschränktem Umfang wiedererlangen, das heißt mit Körpergewichtsentlastung, Gehen auf Laufband, Orthesen im Bereich der Beine, zusätzlicher erheblicher Assistenz durch Therapeut. Die beste Gehgeschwindigkeit wird mit 0,2 Meter pro Sekunde angegeben - eine vernünftige, im Alltag relevante Gehgeschwindigkeit fängt bei 0,5 Metern pro Sekunde an.
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Es konnte gezeigt werden, dass die Willkürmotorik nach Abstellen der Elektrostimulation deutlich schlechter oder gar nicht mehr vorhanden ist. Wenn man dann die Stimulation wieder einschaltet, zeigt sich sofort, dass der Patient willkürlich die gelähmten Muskeln wieder ansteuern kann. Die Elektrostimulation erzeugt lediglich die prinzipielle Bereitschaft des Rückenmarks unterhalb der Verletzung, wieder auf bewusste ansteuernde Reize aus den wenigen verbliebenen Nervenbahnen zu reagieren. Die intensive funktionsorientierte Rehabilitation gewährleistet, dass diese Ansteuerung über verbliebene Nervenbahnen auch tatsächlich durch den Patienten genutzt wird. Er muss bewusst und aktiv und häufig am Training teilnehmen.
Fehlverschaltungen und neuropathische Schmerzen
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Pharmakologischen Instituts und des Instituts für Anatomie und Zellbiologie der Medizinischen Fakultät Heidelberg (MFHD) haben im Tierversuch gezeigt, dass fehlerhafte „Verschaltungen“ der Schmerzrezeptoren (Nozizeptoren) zu einer bisher noch nicht untersuchten Form sogenannter neuropathischer Schmerzen führen. Sie treten erst im Zuge der Regeneration von Nervenverbindungen beim Ausheilen der Verletzung auf. Die neuen Ergebnisse zeigen nun, dass die chronischen Schmerzen nicht etwa durch die eigentliche Verletzung entstehen, sondern auf einer fehlerhaften Nervenregeneration sowie auf einer fehlerhaften Wiederherstellung der nervalen Versorgung, der sogenannten Reinnervation, beruhen.
Während sich die taktilen Nervenfasern, die Berührungsreize an Rückenmark und Gehirn weiterleiten, nach der Verletzung nicht oder nur langsam regenerieren - daher das anfängliche Taubheitsgefühl -, sind die schmerzleitenden Fasern dazu schneller in der Lage. Sie nehmen statt der sensorischen Fasern den Platz der gekappten Berührungssensoren in der Haut ein. Die Folge: Jeder taktile Reiz wirkt nun wie ein Schmerzreiz - selbst ein sanftes Streicheln oder das Gefühl von Kleidung auf der Haut kann dann Schmerzen verursachen.
Neurotrophine und Nervenwachstum
Um ihre Wirkung bei ZNS-Läsionen zu prüfen, injizierten die Zürcher Wissenschaftler eine einmalige Dosis NT-3, von dem man mit molekularbiologischen Methoden große Mengen in reiner Form herstellen kann, in das Gehirn von Ratten mit durchtrennten Nervensträngen im Rückenmark. Bei einem Teil der Tiere hatten sie zusätzlich ein Hybridom eingepflanzt. Wie sich zeigte, bewirkte das Neurotrophin allein, daß sich mehr Sprossen und Verzweigungen bildeten, doch kamen die Suchfortsätze nicht über eine Länge von etwa einem Millimeter hinaus. Mit Hybridom plus Neurotrophin dagegen entwickelten 5 bis 10 Prozent der Nervenfasern Fortsätze, die teilweise deutlich länger als einen Zentimeter waren. Allerdings durchquerten diese nicht den Verletzungsbereich, sondern wuchsen um ihn herum. Im Doppelblindversuch stellte ein unabhängiges Forscherteam jedenfalls fest, daß sich die Bewegungsfähigkeit der mit Antikörper plus NT-3 behandelten Ratten um bis zu 80 Prozent verbesserte.
Regeneration bei Axolotl
Abgetrennte Gliedmaßen, Teile von Herz, Gehirn und Wirbelsäule samt Rückenmark kann der Axolotl komplett funktionstüchtig erneuern, was ihn zum Unikum unter den höheren Wirbeltieren macht. An der Schnittstelle bildet sich zunächst eine Schicht aus umliegenden Hautzellen. Darunter reift eine Art Gewebeknospe heran, aus der sich alle wichtigen Gewebetypen neu bilden: Blutgefäße, Muskeln, Sehnen, Knochen und sogar Nerven.
Regeneration des Rückenmarks bei Salamandern
Salamander können die Nerven in ihrem Rückenmark regenerieren und ihre volle Funktionsfähigkeit wiedererlangen. Die Wissenschaftler wollen Methoden aus der Genomik, Neurowissenschaft, Computermodellierung und Biorobotik kombinieren, um die neuronalen Mechanismen zu entschlüsseln, die der Regeneration des Rückenmarks zugrunde liegen.
Therapie für Rückenmarksverletzungen
Forschende haben eine neue Therapie entwickelt, die Lähmungen infolge eines durchtrennten Rückenmarks aufhebt. Sie regt gezielt das Wachstum der Nervenfasern an, die für die Bewegungssteuerung essenziell sind, und leitet die Fasern über die Verletzungsstelle hinaus an ihren natürlichen Zielort. In Tests mit gelähmten Mäusen konnten dadurch 27 von 30 Tieren wieder laufen, wie die Forschenden in „Science“ berichten.
Das Team um Jordan Squair von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) analysierte an Mäusen sowie in Zell- und Gewebekulturen, welche Untergruppen von Neuronen des Rückenmarks nach einer teilweisen Verletzung auf natürlichem Weg wieder repariert und verbunden werden, um die Bewegungsfähigkeit wiederherzustellen. Sie sequenzierten dafür unter anderem die RNA im Kern von Tausenden Nervenzellen des Rückenmarks, die die Bewegung der Beine steuern. Es zeigte sich, dass 28 verschiedene Unterarten von Neuronen im Rückenmark an der Bewegungskontrolle beteiligt sind. Unter diesen identifizierten die Forschenden die Axone eines spezifischen Neuronentyps, ohne deren Heilung eine Genesung des Rückenmarks offenbar nicht möglich ist.
Basierend auf ihren Erkenntnissen entwickelten die Forschenden eine angepasste dreistufige Therapie, die sie an Mäusen mit komplett durchtrenntem Rückenmark testeten. Dabei orientierten sie sich am natürlichen Reparaturmechanismus des Rückenmarks und versuchten, den Prozess nachzubauen. Zunächst stimulierten die Forschenden das natürliche Wachstumsprogramm der benötigten Neuronen, indem sie die Produktion von drei Wachstumsfaktoren (Spp1, Igf1, Cntf) anregten. Dies förderte die Regeneration der Nervenfasern. Im dritten Schritt injizierte das Team den Mäusen zunächst ein Molekül (GDNF) in die Nervenfasern, das diese anzieht und zu ihren natürlichen Zielen unterhalb der Verletzung lenkt. Da dies jedoch noch nicht ausreichte, optimierten die Forschenden ihre Methode: Um die Konzentration des Wachstumsfaktors GDNF im Gewebe zu erhöhen und länger aufrechtzuerhalten, schleusten sie mithilfe einer viralen Genfähre entsprechende Genabschnitte in die Neuronen ein. Diese produzierten dadurch über einen längeren Zeitraum erhöhte Mengen GDNF.
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