Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung, die das zentrale Nervensystem betrifft. Konventionelle Therapien zielen darauf ab, die Entzündung zu reduzieren und das Fortschreiten der Erkrankung zu verlangsamen. Nanobots, winzige Roboter im Nanometerbereich, könnten in Zukunft eine vielversprechende neue Behandlungsoption darstellen. Dieser Artikel beleuchtet das Potenzial von Nanobots in der MS-Therapie und gibt einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.
Autoimmunerkrankungen und Curcumin
Autoimmunerkrankungen entstehen durch einen fehlgeleiteten Angriff des Immunsystems auf normale Körpergewebe, was zu einer Kaskade von Entzündungsreaktionen führt. Der Wirkstoff Curcumin kann diese Entzündungsprozesse modulieren und somit pathologische Autoimmunprozesse hemmen, indem er entzündliche Zytokine und die damit verbundenen Signalwege in Immunzellen moduliert. Curcumin ist der Hauptbestandteil von Kurkuma, das zusammen mit anderen Gewürzen im Currypulver verwendet wird. Curcumin ist sehr instabil und anfällig für Abbau und Metabolisierung. Mit der Einkapselung dieses Wirkstoffs in verschiedene Nanoträger kann eine größere positive Wirkung von Curcumin zur Immunmodulation erzielt werden. Einerseits wird das Curcumin so besser vor verfrühtem Abbau geschützt, andererseits gelangt es in den winzigen Verpackungen leichter in die Zellen und so zum eigentlichen Wirkort. Viele Studien haben sich auf das Design und die Entwicklung von Curcumin-Nanoabgabesystemen fokussiert.
Die Vision von Nanobots in der Medizin
Nanobots sind mikroskopisch kleine Roboter, die in der Lage sind, gezielte Aufgaben im Körper zu erfüllen. In der Medizin könnten sie beispielsweise Medikamente direkt zu den betroffenen Zellen transportieren, Ablagerungen in Blutgefäßen entfernen oder sogar Operationen auf zellulärer Ebene durchführen. Die Vorstellung von Nanobots, die durch den Körper reisen und Krankheiten bekämpfen, mag futuristisch anmuten, doch die Forschung auf diesem Gebiet macht rasante Fortschritte.
Nanopartikel als Hoffnungsträger
Nanopartikel bergen große Chancen für medizinische Therapien. An der Universität Münster forschen unter anderem die Biologin Dr. Kristina Riehemann und der Pharmazeut Prof. Klaus Langer auf diesem Gebiet. Pharmazeut Prof. Klaus Langer und Biologin Dr. Sie sind winzig, aber ihr Effekt ist riesig: Nanopartikel, die mit etwa 100 Nanometern nur einen Bruchteil eines Millimeters groß sind, bergen für medizinische Therapien große Chancen. Insbesondere Tumorpatienten profitieren von neuartigen Wirkstoffsystemen, die Arzneimittel genau an die Stelle im Körper bringen, wo die kleinen Teilchen auf Krebszellen treffen und sie zielgerichtet bekämpfen. Auch Nanowissenschaftler der WWU tragen mit ihren Ansätzen zur Entwicklung bei. Auf welche Herausforderungen sie dabei stoßen und wie Nanopartikel künftig in der Therapie unheilbarer Krankheiten helfen können, erklären der Pharmazeut Prof. Klaus Langer, Direktor des Instituts für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie, und die Biologin Dr. Warum ruhen so große Hoffnungen auf der Nanomedizin? Klaus Langer: Patienten erhalten verträglichere Therapien mit deutlich weniger Risiken. Chemotherapien bei Tumorpatienten können beispielsweise massive Nebenwirkungen erzeugen mit Haarausfall, Hautveränderungen und Veränderungen im Magen-Darm-Trakt. Kristina Riehemann: Die Wirkstoffe können außerdem niedriger dosiert werden. Einige Partikel sind zudem in der Lage, die Blut-Hirn-Schranke zu passieren, das macht sie so interessant für die Therapie neurologischer Erkrankungen wie Parkinson oder Multiple Sklerose. Derzeit wird auch ein Einsatz bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen erforscht, etwa der rheumatoiden Arthritis.
Trotzdem verbinden viele Menschen mit den kleinen Partikeln große Gefahren. Langer: Der Begriff Nano beschreibt zunächst nur eine Größenordnung, über die Wirkung im menschlichen Organismus sagt er nichts aus. Im pharmazeutisch-medizinischen Bereich achten wir auf mögliche Effekte. Für den Zulassungsprozess von Arzneimitteln ist die gesundheitliche Unbedenklichkeit schließlich Voraussetzung. Riehemann: Jede Technologie hat zwei Seiten. Die Verantwortung liegt in der Gesellschaft, wie sie damit umgeht. Die Angst, dass wir der Sache irgendwann nicht mehr Herr sind, begleitet jeden Fortschritt. Langer: Wirkstoffsysteme mit Nanoteilchen sind zurzeit nur für die Tumortherapie zugelassen. Die Patienten erhalten die Substanzen üblicherweise intravenös. Die Partikel, sogenannte Nanocontainer, transportieren das Arzneimittel über das Blut zur erkrankten Region. Dort greift ein besonderer Effekt: Krebsgeschwüre haben eine intensive Blutversorgung über Gefäße, die aber im Tumorbereich Defekte aufweisen.
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Herausforderungen und Chancen bei der Entwicklung von Nanobots
Die Entwicklung von Nanobots für die medizinische Anwendung ist jedoch mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Dazu gehören:
Biokompatibilität: Die Nanobots müssen aus Materialien gefertigt sein, die vom Körper nicht abgestoßen werden und keine schädlichen Reaktionen auslösen.
Gezielte Steuerung: Es muss sichergestellt werden, dass die Nanobots ihr Ziel im Körper präzise erreichen und nicht in andere Bereiche gelangen.
Energieversorgung: Die Nanobots benötigen eine interne oder externe Energiequelle, um ihre Aufgaben zu erfüllen.
Ausscheidung: Nach Erfüllung ihrer Aufgabe müssen die Nanobots aus dem Körper ausgeschieden werden können, ohne Schäden zu verursachen.
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Trotz dieser Herausforderungen bietet die Nanotechnologie enorme Chancen für die Behandlung von MS. Einige vielversprechende Anwendungsbereiche sind:
Gezielte Medikamentenverabreichung: Nanobots könnten Medikamente direkt zu den entzündeten Bereichen im Gehirn und Rückenmark transportieren, wodurch die Wirksamkeit der Medikamente erhöht und Nebenwirkungen reduziert würden.
Reparatur von Nervenschäden: Nanobots könnten eingesetzt werden, um beschädigte Myelinscheiden, die die Nervenfasern umhüllen, zu reparieren und die Nervenfunktion wiederherzustellen.
Immunmodulation: Nanobots könnten das Immunsystem gezielt modulieren, um die Autoimmunreaktion, die bei MS auftritt, zu unterdrücken.
Nanobots und die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke
Ein besonderes Problem bei der Behandlung von MS ist die Blut-Hirn-Schranke, eine natürliche Barriere, die das Gehirn vor schädlichen Substanzen schützt. Viele Medikamente können diese Barriere nicht überwinden, was ihre Wirksamkeit bei MS einschränkt. Nanobots könnten jedoch so konstruiert werden, dass sie die Blut-Hirn-Schranke passieren und Medikamente direkt ins Gehirn transportieren können.
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Das Immunsystem und Nanopartikel
Reagiert das Immunsystem auf die Behandlung? Riehemann: Ja, wenn ein Nanopartikel in den Körper eindringt, bildet sich um ihn herum eine Eiweißschicht. Langer: Eine große Herausforderung ist es, Nanoteilchen so auszustatten, dass das Immunsystem sie nicht erkennt. Riehemann: Gleichzeitig wollen wir natürlich sicherstellen, dass keine Autoimmunkrankheiten entstehen. Es kann passieren, dass der Körper mit der Bildung von Antikörpern reagiert, wenn er die Kombination aus Nanopartikeln und körpereigenen Proteinen erkennt.
Weitere Anwendungsbereiche der Nanotechnologie
Langer: In der Krebsforschung gilt die photodynamische Therapie aktuell als besonders erfolgsversprechend. Riehemann: Nanoteilchen könnten irgendwann aber auch bei anderen Erkrankungen zum Einsatz kommen, beispielsweise bei Querschnittslähmungen: Werden sie an Stellen gespritzt, wo das Nervengewebe fehlt, regen sie Nervenzellen zum Wachsen an, das belegen mehrere Studien. Eine große Hoffnung gibt es zudem für Patienten, die unter Muskelschwund leiden, denn möglicherweise lassen sich mithilfe von Nanoteilchen künstliche Muskeln erzeugen. Im vergangenen Jahr sorgte außerdem die Entwicklung sogenannter Nanomotoren für viel Aufmerksamkeit. Sie könnten Wirkstoffe künftig noch gezielter an ihren Einsatzort bringen. Langer: Die Herausforderung liegt in der Anwendung im Menschen. Wir sind keine Maschinen, es gibt noch zu viele Unbekannte. Riehemann: Ich möchte die Proteincorona noch besser verstehen, denn sie ist entscheidend für eine gelungene Anwendung. Langer: Da kann ich mich nur anschließen.
Science-Fiction als Inspiration
Die Science-Fiction hat die Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Interaktion intensiv diskutiert - und vielfach vorbereitet. Endlich hatten die Freunde seine Beziehung zu Samantha, dem klugen, nachdenklichen und romantischen Betriebssystem akzeptiert. Ganz selbstverständlich beteiligte sie sich beim Picknick an ihren Gesprächen und Neckereien. Auch ihr ging es gut. Dabei hatte Samantha lange Zeit darunter gelitten, keinen Körper zu besitzen. Nun stellte sie fest, es sei doch ganz hervorragend, nicht in einem menschlichen Körper verrotten zu müssen. „Autsch!“ kommentierte einer der Anwesenden. In der Tat, das tut weh. An die Verschmelzung mit der Maschine knüpfen sich kühne Träume von der Überwindung des ermüdenden, alternden und kränkelnden Körpers, von der grenzenlosen Freiheit virtueller Welten, höheren Stufen der Intelligenz, und immer wieder auch der Dauerbrenner: Unsterblichkeit. „Es ging um das Leben“, heißt es in Bruce Sterlings Roman Schismatrix. Und die radikalsten Bewohner seines Universums, die unbeweglich in einer Maschine lebenden Wireheads, sind - selbstverständlich - unsterblich. Kaum ein Bereich der Wissenschaft wurde in den verschiedenen Formen der Science-Fiction so gründlich durchdacht, diskutiert und auch befördert wie die Interaktion von Mensch und Technik. Die fließenden Grenzen zwischen Mensch und Roboter. Wie Samantha in Spike Jonzes Film „Her“ (2014). Oder im Cyberpunk, einer in den 1980er Jahren entstandenen, sehr düsteren und gesellschaftskritischen Spielart der Science-Fiction, die wesentlich auf dem Spiel mit fließenden Identitäten beruht und auf unseren moralischen Intuitionen - die nicht ausreichen, um mit ihnen umzugehen.
In der Fiktion wie in der Wirklichkeit gibt es heute im Wesentlichen zwei Arten von Schnittstellen, an denen Mensch und Maschine zusammentreffen. Die eine verknüpft den Menschen mit der wirklichen Welt; die andere mit der virtuellen. Unter den Schnittstellen, die unmittelbar Computer und Hirn verbinden, arbeiten Forscher vor allem an Ersatzteilen und Zusatzfunktionen für den menschlichen Körper, von der Handprothese bis zum Exoskelett. Cochlea- und Retina-Implantate, die die Seh- beziehungsweise Hörfähigkeit verbessern, gehören heute zum seriösen medizinischen Standard. Die Fantasie vor allem der so genannten Transhumanisten und Body-Hacker geht aber weit darüber hinaus. Sie wollen die Evolution selbst in die Hand nehmen, wollen den unvollkommenen Körper, den biologischen Determinismus hinter sich lassen. Sie wollen sich neue Sinne erschließen, Brücken zwischen bislang getrennten Sinnen schaffen. Sie wollen das „Fleisch“ überwinden. In der Science-Fiction ist das bereits Realität. Wobei die Grenzen zwischen Mensch und Technik zunehmend verschwimmen. So wissen in Sterlings Schismatrix selbst die Protagonisten oft nicht mehr, was Mensch, was Ding ist. Organe werden ganz oder teilweise ersetzt, nichts passt mehr so recht zusammen, dennoch huscht ein Schimmer von Bewusstsein über das uralte, vielfach reparierte Gesicht. Cyborgs heißen diese Zwischenwesen, und den Leser gruselt es.
Der britisch-irische Komponist Neil Harbisson hingegen ist stolz darauf, der erste offiziell anerkannte Cyborg zu sein. Er trägt einen Eyeborg, ein Gerät, das dem farbenblind Geborenen ermöglicht, Farben zu hören, auch Farben, die Normalsichtigen unzugänglich sind, etwa Infrarot. Nach einigem Hin und Her wurde das Gerät amtlich als zu seinem Körper gehörend anerkannt. Er darf es nun auf seinem Passfoto tragen. Für Harbisson ist dieses „Body-Hacking“ auch Kunst: Er transformiert Sprache in Farbe, Gesehenes in Klänge. Der Künstler Wafaa Bilal ließ sich sogar zeitweise als drittes Auge eine Kamera hinten in seinen Schädel einbauen, die Bilder dessen ins Netz stellte, was er „hinter sich ließ“. Manchen seiner Freunde sei das suspekt gewesen: Sie hätten ihn nicht mehr auf Partys eingeladen, berichtete Wafaa Bilal dem Wall Street Journal. Weniger spektakulär, aber leichter realisierbar, sind Magnete, die etwa unter die Haut in einen Finger implantiert werden. Sie lassen den Träger magnetische Felder als Vibration spüren. Der Nutzen mag bezweifelt werden, die Umsetzung ist ein wenig krude. Etwas weiter geht Grindhouse Wetware mit Circadia. Dabei handelt es sich um eine Platte im Scheckkartenformat, die Körperfunktionen überwachen, an Computer weiterleiten und durch die Haut Lichtsignale geben kann. Auch das ist noch nicht besonders nützlich. Und auch nicht schick, denn da sich kaum Ärzte finden, die solche Körperergänzungen vornehmen, sind die Transhumanisten auf Piercing-Studios angewiesen oder betätigen sich selbst mit Skalpell, Nadel und Faden. An solchen Spielereien hat nicht jeder Interesse.
Die konkretesten Vorstellungen, wie die Verknüpfung von Mensch und Maschine den Geist unermüdlich und den Körper unempfindlich machen könnte, hat vermutlich die Forschungsabteilung des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums (Defense Advanced Research Projects Agency, kurz DARPA). Ihre Vordenker haben den Menschen längst als schwächstes Element des Krieges ausgemacht und verschiedene Programme gestartet, um ihn zu verbessern: Exoskelette sollen Soldaten ermöglichen, schwerere Waffen mit mehr Munition zu tragen und sich besser vor Beschuss zu schützen. Augmented-Reality-Systeme sollen schnellere Entscheidungen ermöglichen, pharmakologische Tricks das Schlafbedürfnis vermindern. William Tyler arbeitet am Virginia Tech Carilion Research Institute im Auftrag der DARPA an einer ultraschallbasierten Computer-Hirn-Schnittstelle, über die millimetergenau auch tief im Hirn gelegene Regionen angesprochen werden können. Ein erstes Ergebnis: Regt man mithilfe solcher Ultraschallpulse die Region des Cortex an, die mit der Verarbeitung von Sinnesreizen aus der Hand zu tun hat, verbessert sich die Fähigkeit der Probanden, nah beieinander gelegene Reize zu unterscheiden. Unter den vorgesehenen Einsatzbereichen seiner Technik nennt Tyler die Behandlung von Parkinson, Epilepsie, Depression, Alzheimer und Komazuständen. Aber eben auch: militärische Anwendungen, Gedächtniskontrolle, die Überwindung des Schlafbedürfnisses.
Die Schnittstelle in die virtuelle Welt, die den Körper auf ein Nährmedium für das Gehirn reduziert, führt in eine Welt, die Stanislav Lem „Periphere Phantomatik“ nannte, lange bevor William Gibson sie „Cyberspace“ taufte. Der Cyberspace, das war zuerst eine virtuelle Realität, in die man mit Hilfe von Datenbrillen, Datenhelmen, Datenhandschuhen und sogar ganzen Datenanzügen eintauchte. Später wurde der Begriff zum Synonym für das World Wide Web, für eine virtuelle Parallelwelt von Second Life bis World of Warcraft. Stanislav Lem unterschied in seinem Futurologischen Kongress nahezu satirisch verschiedene Stufen der Illusion: Je näher man der Realität kommt, desto trostloser wird es. Scheinwelten, aus mehr oder weniger verbrecherischen Absichten vorgegaukelt: Das ist das zentrale Thema dieser Art von Science-Fiction, und ihre eindrücklichste Form findet sich vielleicht im Film Matrix. Neu ist die Idee nicht, es scheint sich vielmehr um eine Urangst des Menschen zu handeln: Dass der Seele nach dem Tod von einem Dämon eine falsche Wirklichkeit vorgegaukelt werden könnte, war eine große Sorge schon der scholastischen Philosophie. Von dort zu Descartes Gedankenexperiment von einem betrügerischen Gott, der nur vorgaukelt, was wir sicher zu wissen meinen, ist es nicht weit. Heute rahmen nicht Götter und Dämonen die Szene, sondern, wie bei Hilary Putnam, böse Neurowissenschafter: Was wäre, wenn ein solcher ein Gehirn in einer Nährlösung am Leben erhielte und ihm via Computer vorgaukelte, es sei noch am Leben und nehme an der Welt teil? Natürlich gibt es pragmatische Bedenken gegen solche Szenerien, ein richtig starkes Gegenargument gibt es aber nicht. In der antiken Philosophie qualifizierten Denken und Rationalität die Seele für die Unsterblichkeit. Die aktuelle Vision ist der Upload der Gehirninhalte auf eine Festplatte und damit die Transformation des Menschen in Information, wie sie am konsequentesten der Autor, Erfinder und Futurist Ray Kurzweil vertritt. Er ist bekannt für seinen exzessiven Gebrauch von Vitamincocktails, Nahrungsergänzungsmitteln und allem, was angeblich langlebiger macht. Seine Hoffnung: In nicht allzu ferner Zukunft ist die Unsterblichkeit per Festplatte machbar und bis dahin gilt es durchzuhalten. Erst mit der richtigen Ernährung. Dann werden Nanobots uns helfen, den Körper vor dem Verfall zu retten. Und schließlich werden wir diesen überwinden und uns in Information verwandeln.
Die meiste Science-Fiction charakterisiert neben den futuristischen Technologien eine unbändige Nostalgie: Nicht umsonst finden sich bei Bruce Sterling die Revolutionäre im Museum zusammen: Sie eint die Liebe zur Kunst und Kultur der Vergangenheit. Spider Rose, eine Mechanisten-Frau in Sterlings gleichnamiger Kurzgeschichte, sitzt am Rande des Universums in einer biochemischen Vorrichtung, die ihre Lebensfunktionen mehr schlecht als recht aufrecht erhält, und späht und lauscht mit acht Teleskopen und Radar-Ohren in den leeren Himmel - um sich schließlich ein reptilienähnliches Wesen zu kaufen, das in der Lage ist, auf emotionale Bedürfnisse einzugehen. Und ebenso zahlreich, wie Menschen, die nach Unsterblichkeit gieren, sind in der Science-Fiction Roboter, die sich nichts sehnlicher wüschen als echte Haut, einen echten Körper, auch um den Preis des Verfalls. Meist geht es um Liebe.