Die Alzheimer-Krankheit, eine neurodegenerative Erkrankung, die das Gedächtnis und die kognitiven Fähigkeiten beeinträchtigt, betrifft weltweit Millionen von Menschen. Die Suche nach den Ursachen und möglichen Therapien dieser Krankheit ist daher von großer Bedeutung. Deutsche und amerikanische Forscher haben in diesem Bereich bedeutende Beiträge geleistet, die hier näher beleuchtet werden.
Auszeichnungen für bahnbrechende Forschung
Die Max-Planck-Forscher Eckhard und Eva-Maria Mandelkow wurden 2009 mit dem renommierten "MetLife Foundation Award for Medical Research" für ihre Untersuchungen über die Ursachen der Alzheimer-Erkrankung ausgezeichnet. Diese Auszeichnung würdigt ihre Arbeit an den molekularen Ursachen des Leidens, in der Hoffnung, neue Therapieansätze zu finden. Der mit 250.000 US-Dollar (rund 168.000 Euro) dotierte Preis von der Stiftung der US-amerikanischen Versicherungs-Gruppe "Metropolitan Life Insurance" wurde dem Hamburger Forscherpaar am 25. Februar 2010 bei einem offiziellen Festakt in Washington verliehen.
Die Rolle des Tau-Proteins
Ein Schwerpunkt der Forschung der Mandelkows liegt auf dem Tau-Protein. In gesunden Nervenzellen stabilisiert das Tau-Protein die Mikrotubuli, die als "Gleise" für den Transport von Stoffen innerhalb der Zelle dienen. Bei der Alzheimer-Krankheit verändert sich die Molekülstruktur des Tau-Proteins, es lagert sich bündelweise als funktionsloser "Eiweiß-Müll" in den Nervenzellen ab. Dadurch fallen die Mikrotubuli auseinander, und der Verkehr in der Nervenzelle bricht zusammen. Die Arbeitsgruppe der Mandelkows ist diesem molekularen Geschehen auf der Spur. Eine Reihe von Proteinen, die an dem Krankheitsgeschehen beteiligt sind, darunter auch das Motor-Protein Kinesin, wurden mithilfe der Synchrotronstrahlung am Deutschen Elektronen Synchotron (DESY) in Hamburg strukturell aufgeklärt.
Hoffnung durch Blutplasma-Experimente
Experimente mit Mäusen nähren die Hoffnung, dass sich Alzheimer mit Blutplasma besiegen lassen könnte. Tony Wyss-Coray von der kalifornischen Stanford-Universität hat die Firma Alkahest gegründet, die nun Alzheimer-Patienten das Blutplasma von gesunden 20-Jährigen verabreicht. Er ist überzeugt davon, dass sich der Alternsprozess im Blut widerspiegelt, da dort viele hundert verschiedene Botenstoffe zirkulieren, vermittels deren sich die Körperzellen untereinander verständigen. Und diese Zellkommunikation, so hat Wyss-Coray festgestellt, verändert sich im Laufe des Lebens erheblich. Noch ist allerdings ungewiss, ob ein Cocktail aus jugendfrischen Botenstoffen auch Menschen, ähnlich wie den Versuchsmäusen, zu geistiger Fitness verhilft.
Die Entdeckung der microRNA und ihre Bedeutung für die Alzheimer-Forschung
Der Nobelpreis für Medizin und Physiologie 2024 ging an die US-amerikanischen Forscher Victor Ambros und Gary Ruvkun für ihre Verdienste um die Entdeckung von microRNA und Genregulation. MicroRNAs sind kleine RNA-Bausteine, die zur Genregulation beitragen und eine immer größere Rolle beim Kampf gegen Krankheiten spielen.
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Die Entdeckung der microRNA hat auch die Alzheimer-Forschung revolutioniert. Forschende des DZNE in Göttingen haben gemeinsam mit US-amerikanischen Fachleuten der Boston University und der Indiana University School of Medicine herausgefunden, dass sich Alzheimer-Demenz und auch ihre Vorstufe durch Messung sogenannter MicroRNAs im Blut erkennen lassen.
„Wir haben herausgefunden, dass dies über eine Messung von MicroRNAs im Blut möglich ist. Frühere Ergebnisse deuteten bereits darauf hin, nun konnten wir sie an einem großen Studienkollektiv bestätigen. Die Ergebnisse beruhen auf Daten von Erwachsenen aus den USA und Kanada, die an der sogenannten Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) teilnehmen. Im Laufe der Zeit ist ein großer Schatz an Daten entstanden. MicroRNAs hatte man bisher aber nicht erfasst. Deshalb haben uns Kolleginnen und Kollegen aus den USA angesprochen, da wir am DZNE über die erforderliche Technologie und Erfahrung verfügen. Die National Institutes of Health haben das Projekt unterstützt“, so Fischer.
Die Forscher haben bereits vorliegende Diagnosen aus ADNI mit den ermittelten Signaturen von MicroRNAs abgeglichen. Es zeigte sich, dass die MicroRNAs auch Anomalien in etablierten Biomarkern für Alzheimer widerspiegeln. Konkret gilt dies für den Verlust von Gehirnvolumen sowie für die Konzentration sogenannter Amyloid- und Tau-Proteine.
Ein vergleichsweise einfacher Bluttest auf MicroRNAs hat ähnliche Aussagekraft wie herkömmliche Biomarker, die aufwändig über Hirnscans und Analysen der Rückenmarksflüssigkeit bestimmt werden müssen. MicroRNAs zählen zur Großfamilie der „nicht-codierenden“ RNAs. Die Baupläne für diese Moleküle sind im Erbgut hinterlegt, dienen jedoch nicht der Herstellung von Proteinen.
„Tatsächlich werden rund 70 Prozent der menschlichen DNA in nicht-codierende RNAs umgesetzt. Lange Zeit hielt man diese RNAs für wenig relevant. Inzwischen hat man erkannt, dass sie den Stoffwechsel in vielfältiger Weise beeinflussen. In der Pharmaforschung sieht man sie inzwischen als mögliche Ansatzpunkte für Medikamente“, sagt Fischer.
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MicroRNAs als Ansatzpunkt für neue Therapien
In der Pharmaforschung sieht man microRNAs inzwischen als mögliche Ansatzpunkte für Medikamente. Die Forscher des DZNE erforschen solche RNAs daher auch im Laborstudien, um ihre Wirkungsweisen aufzuklären. Und sie untersuchen sie auch im Rahmen von Demenzstudien des DZNE und in Populationsstudien, die sich mit der Gesundheit in der Breite der Bevölkerung befassen.
Obwohl es bislang keine zugelassenen Medikamente auf Basis von miRNAs gibt, ist die Forschung bereits recht weit. Studien an Menschen prüfen, ob sich microRNAs zur Diagnose von Krankheiten oder zur Therapie nutzen lassen.
Ein Beispiel ist Herzinsuffizienz: Bei einer Herzschwäche ist das Herz zu schwach, um Blut durch den Körper zu pumpen. Daran sterben nach Angaben der Herzstiftung jährlich mehr als 40.000 Menschen in Deutschland. Ein in Hannover entwickelter Wirkstoff, CDR132L, bindet an die microRNA-132, die zur Vernarbung des Herzmuskels beiträgt - er soll so das Fortschreiten einer Herzinsuffizienz bremsen oder gar aufhalten.
Thomas Thum von der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) erklärte, dass microRNA therapeutisch gegen Herzschwäche bei Mäusen eingesetzt werden können. Inzwischen haben sie die weltweit größte Studie in Phase 2 mit knapp 300 Patienten nach Myokardinfarkt und einem microRNA-Ansatz durchgeführt. Thum, Gründer des Start-ups Cardior, erwartet "eine neue Generation von miRNA-basierten Medikamenten", die gegen viele Erkrankungen eingesetzt werden könnten. Auch gegen Nieren- und Lungenfibrose wird der Ansatz getestet.
Weitere Forschungsansätze und Nobelpreise
Für einen exakten Blick in lebende Zellen erhielten der deutsche Forscher Stefan Hell sowie zwei US-Amerikaner den Chemie-Nobelpreis. Hell stimulierte in seinem Mikroskop winzige Untersuchungsobjekte mit Hilfe von Laserstrahlen zur Fluoreszenz - sie leuchten dann selbst. Die US-Forscher Eric Betzig und William Moerner entwickelten unabhängig davon eine ähnliche Technik. Alle drei Forscher erhalten den Preis für die Entwicklung der superauflösenden Fluoreszenzmikroskopie.
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Die TU Dresden startete die neue Veranstaltungsreihe "TUneD into Medical Science", in der renommierte Nobelpreisträger der Medizin eingeladen werden, um mit Studenten, Wissenschaftlern, Ärzten und der Dresdner Öffentlichkeit in einen inspirierenden Dialog über ihre Forschung zu treten. Den Auftakt machte Nobelpreisträger Prof. Thomas C. Südhof, ein deutsch-amerikanischer Biochemiker und Neurowissenschaftler. In seiner Forschung konzentriert er sich auf Synapsen als die grundlegende Schalttafel des Nervensystems. Für ihre Entdeckung der Transportprozesse, die für die Kommunikation zwischen Zellen verantwortlich sind, wurden Thomas Südhof und seine Kollegen, die amerikanischen Biochemiker James Rothman und Randy Schekman, mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin im Jahr 2013 ausgezeichnet.
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