Das Kappa Opioid System als Ziel zur Behandlung der TLE

Ein derzeit ungelöstes Problem der Medizin ist die hohe Anzahl pharmakoresistenter Patienten mit fokalen Epilepsien. Einigen Patienten kann durch die Entfernung des epileptischen Fokus geholfen werden. Es bleibt aber eine große Gruppe von Patienten, die derzeit nicht ausreichend behandelt werden können. Wir und andere haben in den letzten Jahren die Bedeutung von Dynorphin, einem endogenen Opioid, in der Anfallskontrolle gezeigt. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass die exogene Gabe von Kappa Opioid Rezeptor (KOR; Hauptrezeptor für Dynorphin) Agonisten antiepileptische Effekte in einem Tiermodell pharmakoresistenter Temporallappenepilepsie (TLE) haben. Leider verhindern dysphorische Nebeneffekte der KOR Agonisten deren klinische Anwendung. Diese Nebeneffekte hängen mit hoher Wahrscheinlichkeit von der Aktivierung eines der beiden Hauptsignalwege (-Arrestin) des KOR in spezifischen Hirnbereichen ab. Die andere Signalkaskade, welche vom G-Protein induziert wird scheint für die antikonvulsive Wirkung bedeutsam. Die gezielte Expression von modifizierten Dynorphinen im epilpetogenen Fokus könnte diese Problematik lösen. Die prinzipielle Wirksamkeit eines solchen Gentherapieansatzes wurde von uns in Vorexperimenten gezeigt. Ziel dieses Projektes ist es, die Grundlagen für eine Gentherapie zu entwickeln, die auf lange Sicht Patienten mit therapieresistenten Epilepsien helfen soll. Gerade für Epilepsien, die meist eine lebenslange Behandlung mit Medikamenten mit schweren Nebenwirkungen benötigen, bietet eine Gentherapie mit Neuropeptiden interessante Möglichkeiten. Zum einen kann die Behandlung auf die Anfälle auslösende Struktur beschränkt werden was zu einer deutlichen Reduktion der Nebenwirkungen führen wird. Zum anderen kann der Patient nicht mehr auf die Einnahme von Medikamenten vergessen. Neuropeptide werden in den Neuronen produziert und nur bei starker Stimulation freigesetzt (wie ein beginnender Anfall), wodurch die Wahrscheinlichkeit der Toleranzbildung durch die ständige Präsenz eines Medikaments reduziert werden. Um alle Vorteile einer Gentherapie nutzen zu können ist eine Optimierung der eingesetzten Peptide sehr wichtig. Diese Optimierung zielt auf 2 Aspekte: 1) eine möglichst spezifische Wirkung auf den Zielrezeptor unter Vermeidung der Aktivierung verwandter Rezeptoren, die unerwünschte Wirkungen auslösen können. 2) Eine möglichst effiziente Aktivierung des G- protein gekoppelten Signalweges bei möglichst geringer Aktivierung des -Arrestin Signalweges, was zu einer Verminderung von unerwünschten Wirkungen und Internalisierung der Zielrezeptoren führen sollte. Das langfristige Ziel unserer Studie ist die Entwicklung neuer therapeutischer Optionen für Patienten, die an pharmakoresistenten Formen fokaler und möglicherweise auch anderer Formen von Epilepsien leiden.

Mit einer weltweiten Prävalenz von 1-2% zählen Epilepsien zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen. Von den 870 Millionen Menschen in der europäischen Region sind über 5 Millionen aus allen Altersstufen betroffen. Die derzeit zur Verfügung stehenden pharmakologischen Therapien sind für über 30 % der Patienten nicht ausreichend und verursachen in 10 bis 90 % schwere Nebeneffekte. Deshalb sind Forschungsanstrengungen, die zu einer verbesserten Therapie führen notwendig. Das Ziel muss es sein die Behandlungseffizienz zu steigern und zugleich die Komplikationen zu reduzieren. Wir und andere haben in den letzten Jahren Erkenntnisse gewonnen, die den Kappa Opioid Rezeptor (KOPr) als mögliches Ziel für Substanzen identifizieren, die spezifisch den G-Protein Signalweg stärker stimulieren als den -Arrestin2 Signalweg, um anti-ictale Effekte mit geringen Nebenwirkungen zu erreichen. Im Rahmen dieses Projektes haben wir eine Reihe von Dynorphin B Varianten sowohl in-vitro als auch in-vivo untersucht. Dynorphin B ist einer der wichtigsten endogenen Liganden des KOPr und könnte therapeutisch für eine Gentherapie für die Temporallappenepilepsie eingesetzt werden. Dafür haben wir in den letzten Jahren grundlegende Daten im Tiermodell erhoben. Ziel der Untersuchungen an Varianten von Dynorphin B war es zum einen die Spezifität für den KOPr zu erhöhen und zum anderen den G-Protein stärker als den -Arrestin2 Signalweg zu stimulieren und somit eine geringere Wahrscheinlichkeit von Nebenwirkungen zu erreichen. Dabei ist es uns gelungen mehrere Peptidvarianten zu identifizieren, die eine höhere Selektivität für KOPr gegenüber Mu und Delta Opioid Rezeptoren zeigen. Diese zeigten aber keinen Unterschied was die Aktivierung von G-Protein und -Arrestin2 angeht. Parallel dazu haben wir einen Variante des KOPr untersucht, die nicht mehr durch die endogenen Liganden (die Dynorphine) sondern nur noch durch Salvinorin B, eine Substanz, die Wildtyp-KOPr nicht stimuliert, angeregt werden. Dieses Konzept wird als Designer Receptor Exclusively Activated by Designer Drugs (DREADD) bezeichnet. Hier ist die Grundidee, dass durch die Verabreichung von Salvinorin B und eine gezielte Einbringung des DREADD in den epileptogenen Fokus mittels Gentherapie eine regelbare und nebenwirkungsarme Therapie ermöglicht werden soll. Leider hat sich dieses System als unbrauchbar für diesen Zweck erwiesen, weil das notwendige Lösungsmittel für Salvinorin B selbst schon Einfluss auf epileptische Anfälle hat. Außerdem ist die Wirkungsdauer von Salvinorin B nicht ausreichend. Ein wichtiger Aspekt in der Epilepsietherapie ist der Unterschied zwischen den Geschlechtern. Zur Zeit werden aber beinahe ausschließlich männliche Tiere für die Testung verwendet. Daher haben wir begonnen im Rahmen dieses Projektes das kainsäurebasierte Model der Temporallappenepilepsie auch in weiblichen Mäusen zu charakterisieren. Damit können zum einen Unterschiede in der Therapiewirkung getestet werden, es ermöglicht aber auch Untersuchung zur Therapie in der Schwangerschaft und eventuelle Folgen für die Nachkommen. Erste Daten wurden hierzu publiziert, weitere Daten sollen in einem Folgeprojekt gesammelt werden.