Man kann die Regenerationsfähigkeit von ZNS-Nervenzellen zum Teil wiederherstellen bzw. verletzte Nerven heilen, indem man das hemmende Protein PTEN eliminiert.
Im Grunde genommen muss man nach Verletzungen von Nervenfasern an Gehirn, Rückenmark und Sehnerven in der Regel mit funktionellen Verluste leben. Denn die Nervenfasern sind nicht regenerationsfähig, verletzte Nerven lassen sich bislang nicht heilen. Ein Team des Lehrstuhls Zellphysiologie der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Prof. Dr. Dietmar Fischer hat neue Mechanismen entschlüsselt, die die Regeneration solcher Fasern ermöglicht. Das könnte neue Therapieansätze bei Hirn-, Sehnerv- und Rückenmarksverletzungen eröffnen.
Gehirn, Rückenmark und Sehnerven werden unter dem Begriff Zentrales Nervensystem zusammengefasst. Die Nervenfasern, sogenannte Axone, können nach Verletzung nicht mehr nachwachsen, sodass Schäden dauerhaft sind. „Man kann die Regenerationsfähigkeit von Nervenzellen des Zentralen Nervensystems zum Teil wiederherstellen, indem man das hemmende Protein PTEN eliminiert“, erklärt Dietmar Fischer.
„Allerdings löst ein solcher sogenannter Knockout viele unterschiedliche Reaktionen in den Zellen gleichzeitig aus, die auch häufig zu Krebs führen.“ Aus diesem Grund ist eine direkte Hemmung dieses Proteins für therapeutische Ansätze beim Menschen ungeeignet. Auch ließ sich der ursprünglich postulierte Mechanismus, der der erneuten Regenerationsfähigkeit nach PTEN-Knockout zugrunde liegt, nicht durch weiterführende Studien bestätigen, sodass die Forscher nach alternativen Erklärungen suchten.
Nur die positiven Effekte zulassen
Bei ihren Untersuchungen dieses noch unklaren Mechanismus konnten die Bochumer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erstmals zeigen, dass durch den PTEN-Knockout ein Enzym namens Glycogensynthase-Kinase-3, kurz GSK3, stark gehemmt wird. Dieses Enzym blockiert seinerseits ein weiteres Protein namens Collapsin-Response-Mediator-Protein-2, CRMP2. Das bedeutet, der PTEN-Knockout verhindert, dass CRMP2 durch GSK3 gehemmt wird. „Wenn wir diesen zweiten Schritt direkt verhindern, die Hemmung des CRMP2 also unterbinden, können wir den regenerationsfördernden Effekt ebenfalls und spezifischer erreichen“, erklärt Dietmar Fischer. Die Aktivierung von CRMP2 selbst ist, soweit bekannt, nicht krebsauslösend.
Ansätze für neue Medikamente, die verletzte Nerven heilen sollen
Einerseits konnten die Forscher diese Effekte zwar bisher erst in genetisch veränderten Mäusen und über gentherapeutische Ansätze zeigen. Andererseits eröffnen die Erkenntnisse verschiedene Möglichkeiten zur Entwicklung von neuen medikamentösen Ansätzen.
Literatur:
Marco Leibinger, Alexander Hilla, Anastasis Andreadaki. GSK3-CRMP2 signaling mediates axonal regeneration induced by PTEN knockout. Nature Communications Biology, 2019, DOI: 10.1038/s42003-019-0524-1
Quelle: Ruhr-Universität Bochum
