Transmigration von NGF-sekretierenden Zellen

Cholinerge Nervenzellen des basalen Vorderhirns degenerieren bei der Alzheimerschen Erkrankung. Der Wachstumsfaktor "Nerve growth factor, NGF" zeigte bisher die stärkste schützende Aktivität für diese Nervenzellen. Daher ist es auch klinisch von Interesse NGF zu applizieren. Bisher wurden in klinischen Studien gereinigtes NGF direkt in das Gehirn infundiert (1992, Schweden) und genetisch modifizierte Hautzellen die NGF freisetzen in das Gehirn transplantiert (2001, USA). Aufgrund der prognostizierten hohen Zahl an Alzheimerpatienten (ca. 230.000 im Jahr 2050 in Österreich) ist jedoch die chirurgische Applikation von NGF nicht zielführend, sodaß Alternativen entwickelt werden müssen, wenn NGF als neuroprotektives Molekül verwendet werden soll. Da NGF nicht so einfach die Bluthirnschranke überquert, müssen "Transportvehikel" entwickelt werden. Das Ziel dieses Projektes ist es, genetisch modifizierte Blutzellen (Monozyten und verwandte Zellen) welche NGF bilden und freisetzen zu verwenden und deren Transmigration durch die Bluthirnschranke in das Gehirn zu testen. Dieses Projekt soll in 2 Phasen ablaufen. In der ersten Phase soll in einem organotypischen Gehirnschnittmodell, welches an eine synthetische Bluthirnschranke gekoppelt ist, getestet werden, welche Zellen sich am besten dazu eignen und wie die Transmigration gesteigert werden kann. Durch Applikation von NGF-sekretierenden Zellen, die durch die synthetische Bluthirnschranke transmigrieren, soll bewiesen werden, dass cholinerge Nervenzellen des basalen Nucleus von Meynert vor dem Zelltod gerettet werden können. In der zweiten Phase sollen diese Zellen dann in vivo in der Ratte in den Blutstrom appliziert werden und die Transmigration in vivo optimiert werden. In einem in vivo Läsionsmodell, der Fimbria-Fornix Läsion, soll gezeigt werden, dass genetisch modifizierte Zellen, die NGF freisetzen, in das Gehirn transmigrieren, dort NGF freisetzen und septale cholinerge Nervenzellen vor dem Zelltod retten. Dieses Projekt soll Alternativen aufzeigen, um Wachstumsfaktoren in das Gehirn einzubringen. Da die Alzheimer sche Erkrankung ein progressiver degenerativer Prozess ist, wäre es notwendig NGF so früh als möglich und kontinuierlich zu applizieren. Eine derartige Applikation von genetisch modifizierten migrierenden Zellen könnte dazu beitragen.

Die Alzheimersche Erkrankung ist eine schwere chronisch verlaufende Erkrankung des Gehirns, bei der es zu einem massiven Verlust der Erinnerung kommt. Bei der Alzheimerschen Erkrankung sterben Nervenzellen ab, die den Botenstoff Azetylcholin im Gehirn bilden und diese Nervenzellen können durch ein bestimmtes Eiweiß, den Nervenwachstumsfaktor (NGF), vor dem Zelltod geschützt werden. Daher werden Strategien überlegt, wie man dieses Eiweiß am Besten in das Gehirn einbringen kann, wie z.B. die Transplantation von Zellen, die dieses Eiweiß bilden und freisetzen (M. Tuszynski, USA) oder die direkte Injektion dieses Eiweißes in das Gehirn (L. Olson, Schweden). Da aber derartige invasive Eingriffe schwierig sind, versucht man den NGF ohne einen operativen Eingriff in das Gehirn zu bringen. Dazu muss eine kompakte Barriere zwischen Blut und Gehirn (die sog. Bluthirnschranke, BHS) überwunden werden. Leider ist der NGF ein sehr großes Molekül, welches nicht einfach vom Blut in das Gehirn eindringen kann. Man versucht daher ein "NGF ähnliches Medikament" zu entwickeln, oder NGF an BHS gängige Substanzen zu koppeln, oder die BHS kurzzeitig zu öffnen. Das vom FWF geförderte Projekt P16130-B08 hatte zum Ziel, Blutzellen so zu verändern, dass diese den NGF bilden und in das Gehirn transportieren können. Aus früheren Versuchen war bekannt, dass Blutzellen im Zuge der normalen Immunabwehr in das Gehirn einwandern können. In dem wissenschaftlichen Projekt wurden nun Blutzellen der Ratte (die sog. Monozyten) mit biochemischen Methoden mit dem NGF beladen. Dann wurden verschiedene Ansätze getestet, um möglichst viele Blutzellen durch die BHS zu transportieren. Im Labor wurde dazu eine künstliche BHS aus Zellen der Ratte in der Zellkultur aufgebaut. Bestimmte Lockstoffe (wiederum Eiweiße) lockten dabei die Blutzellen an, sodass möglichst viele Blutzellen in das Gehirn einwandern konnten. Experimentelle Entzündungen (wieder ausgelöst durch bestimmte Eiweiße) erleichterten die Überquerung der BHS. Zuletzt testeten wir die schützende Rolle von NGF auf cholinerge Nervenzellen in einem einfachen in vitro organotypischen Gehirnschnittmodell der Ratte. Der Vorteil dieser Strategie soll es sein, dass Blutzellen vom Alzheimerpatienten gewonnen und verändert werden, und dann wieder in denselben Patienten in das Blut gespritzt werden. Da absterbende Nervenzellen Lockstoffe bilden sollen die Blutzellen angelockt werden und NGF soll am Zielort seine schützende Wirkung ausüben. Bis jedoch derartige Strategien beim Menschen angewandt werden können, werden aber sicher noch einige Jahrzehnte vergehen.