Neurowissenschaftler haben ein synthetisches Protein entwickelt, das die Gedächtnisfunktion bei Personen mit altersbedingtem kognitivem Rückgang steigern könnte.
Diese Entdeckung gibt Patienten mit Alzheimer und anderen neurodegenerativen Erkrankungen Hoffnung und verspricht, das Gebiet der Neurologie zu „revolutionieren“.
„Gedächtnis ist ein komplexer Prozess, der Veränderungen in Synapsen, den Verbindungen zwischen Neuronen, in bestimmten Gehirnbereichen wie dem Hippocampus beinhaltet, einer neuronalen Struktur, die eine entscheidende Rolle bei der Gedächtnisbildung spielt“, sagt Claudio Grassi, Professor für Physiologie und sagte der Direktor der Abteilung für Neurowissenschaften an der Katholischen Universität in einer Erklärung.
„Dieses als synaptische Plastizität bekannte Phänomen beinhaltet Veränderungen in der Struktur und Funktion von Synapsen [the connections between neurons] die auftreten, wenn ein neuronaler Schaltkreis beispielsweise durch Sinneserfahrungen aktiviert wird.“
Diese Aktivierung setzt einen komplexen Signalweg in Gang, an dem eine Reihe verschiedener Proteine beteiligt sind. „Einige dieser Proteine sind besonders wichtig für das Gedächtnis“, sagte Grassi. „Tatsächlich sind eine verminderte Expression oder Modifikationen dieser Proteine mit Veränderungen der kognitiven Funktionen verbunden.“
Eines dieser Moleküle ist ein Protein namens LIMK1. „Ziel unserer Studie war es, die Aktivität dieses Proteins zu regulieren, da es eine Schlüsselrolle bei der Reifung spielt [connections] zwischen Neuronen“, sagte Grassi. „Die Kontrolle von LIMK1 mit einem Medikament bedeutet, dass man in der Lage ist, die synaptische Plastizität und damit die davon abhängigen physiologischen Prozesse zu fördern.“
In einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Wissenschaftliche Fortschritte Am 15. November schufen Grassi und Kollegen von der Katholischen Universität und der Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli in Rom, Italien, eine genetisch veränderte Form von LIMK1 mit einem „molekularen Schalter“, um es im Gehirn ein- und auszuschalten. Dieser molekulare Schalter schaltet das Gen für LIMK1 in Gegenwart eines Immunsuppressivums namens Rapamycin ein, das nachweislich positive Auswirkungen auf das Gehirn hat.
„Der Schlüssel zu dieser innovativen ‚chemogenetischen‘ Strategie, die Genetik und Chemie kombiniert, liegt genau in der Verwendung von Rapamycin“, sagte Cristian Ripoli, außerordentlicher Professor für Physiologie an der Katholischen Universität und Erstautor der Studie, in einem Artikel Stellungnahme. „Wir haben daher die Sequenz des LIMK1-Proteins verändert, indem wir einen molekularen Schalter eingebaut haben, der es uns ermöglichte, es auf Befehl durch die Gabe von Rapamycin zu aktivieren.“
In der Studie testete das Team das neue Protein an Tieren – mit beeindruckenden Ergebnissen. „Bei Tieren mit altersbedingtem kognitivem Rückgang führte die Verwendung dieser Gentherapie zur Modifikation des LIMK1-Proteins und seiner Aktivierung mit dem Medikament zu einer deutlichen Verbesserung des Gedächtnisses“, sagte Ripoli. „Dieser Ansatz ermöglicht es uns, synaptische Plastizitätsprozesse und das Gedächtnis unter physiologischen und pathologischen Bedingungen zu manipulieren. Darüber hinaus ebnet er den Weg für die Entwicklung weiterer ‚technisch hergestellter‘ Proteine, die die Forschung und Therapie im Bereich der Neurologie revolutionieren könnten.“
Weitere Forschung ist erforderlich, um die Wirksamkeit dieser Behandlung beim Menschen zu bestimmen, aber ihre Ergebnisse bieten einen spannenden zukünftigen Weg für die Entwicklung von Arzneimitteln gegen Krankheiten wie Alzheimer.
„Der nächste Schritt wird darin bestehen, die Wirksamkeit dieser Behandlung in experimentellen Modellen neurodegenerativer Erkrankungen mit Gedächtnisdefiziten wie der Alzheimer-Krankheit zu überprüfen“, sagte Grassi.
