Eine Muskelkrankheit sichtbar machen
Forschende der ETH Zürich entwickelten eine neue Markersubstanz für die Positronen-Emissions-Tomografie (PET). Es dürfte damit m?glich werden, das Fortschreiten der degenerativen Muskelkrankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) im Hirn von Patienten nachzuverfolgen.
Viele dürften sich noch an die ?Ice Bucket Challenge? von vorletztem Sommer erinnern. Patientenorganisationen rückten mit dieser Kampagne die seltene, aber heimtückische und unheilbare Muskelkrankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ins Bewusstsein der Bev?lkerung. In der Ice Bucket Challenge wurden Personen nach dem Schneeballsystem über soziale Medien dazu aufgefordert, ALS-Patientenorganisationen finanziell zu unterstützen oder aber sich einen Eimer Eiswasser über den Kopf zu giessen. Letzteres sollte die Teilnehmenden für kurze Zeit in die Lage eines Patienten versetzen, dessen Muskeln versagen.
Bei der ALS werden die für die Muskelsteuerung verantwortlichen Nervenzellen allm?hlich abgebaut. Es kommt zu Muskelschwund und Muskell?hmungen sowie dadurch unter anderem zu Geh-, Sprech- und Schluckst?rungen. Medikamente k?nnen den Krankheitsverlauf h?chstens verz?gern; oft betr?gt die Lebenserwartung nach einer Diagnose nur wenige Jahre. Die Ursachen der Krankheit sind weitgehend unklar.
Spezifisch für einen Cannabis-Rezeptor
Einen wichtigen Beitrag zur Erforschung von ALS k?nnte nun eine neue Markersubstanz leisten, die ETH-Forschende zusammen mit Experten des Kantonsspitals St. Gallen und des Universit?tsspitals Zürich entwickelten. Mit der neuen Substanz wird es vielleicht m?glich, den Krankheitsverlauf von ALS-Patienten mittels Positronen-Emissions-Tomografie (PET) nachzuverfolgen. PET ist ein bildgebendes Verfahren, mit dem man im K?rpergewebe bestimmte Moleküle auf Zelloberfl?chen sichtbar machen kann. Dazu werden Markersubstanzen – sogenannte PET-Liganden – verwendet, die sich nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an diese Moleküle heften. Die Markersubstanzen sind radioaktiv markiert, wobei ihre radioaktive Strahlung von kurzer Dauer ist (Halbwertszeit von einigen Minuten bis wenigen Stunden). Beim PET wird diese Strahlung gemessen.
Der neuentwickelte PET-Ligand heftet sich an ein Rezeptormolekül des k?rpereigenen Signalübertragungswegs für Cannabis-Inhaltsstoffe – an den Cannabinoid-Rezeptor 2 (CNR2). Dieser kommt vor allem in entzündetem Nervengewebe vor, so auch im zentralen Nervensystem von ALS-Patienten.
?Die grosse Herausforderung unserer Arbeit war, einen PET-Liganden zu entwickeln, der sich nur an CNR2 heftet, nicht jedoch an den verwandten Cannabinoid-Rezeptor 1 (CNR1)?, erkl?rt Simon Ametamey, Professor am Departement für Pharmazeutische Wissenschaften der ETH Zürich. Denn CNR1 kommt im Gehirn aller Menschen vor. Dort vermittelt er die schmerzlindernde und berauschende Wirkung von Cannabis.
Auch für andere Krankheiten
Die Forschenden in Ametameys Gruppe synthetisierten eine Reihe von Molekülen und massen im Reagenzglas deren Verm?gen, sich an die Rezeptoren CNR2 und CNR1 zu heften. Das Molekül mit der am st?rksten ausgepr?gten Vorliebe für CNR2 testeten sie schliesslich erfolgreich in Ratten und M?usen mit entzündetem Nervengewebe. Die Wissenschaftler reichten dieses Molekül zur Patentierung ein. Klinische Studien bei Menschen stehen noch aus.
?Der neue PET-Ligand k?nnte dereinst helfen, ALS besser zu erforschen und zu verstehen, wie die Krankheit fortschreitet?, sagt Ametamey. Auch bei der Früherkennung der Krankheit k?nnte er zum Einsatz kommen. Ebenfalls interessant w?re er für die Erforschung und Diagnose weiterer Krankheiten, bei denen es zu einer Entzündung des Nervengewebes kommt, etwa für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson oder Multiple Sklerose.
Potenzial als Therapeutikum
Ein Nachteil des neuen PET-Liganden ist, dass seine Radioaktivit?t auf dem Isotop Kohlenstoff-11 beruht. Denn die Radioaktivit?t von Kohlenstoff-11 verklingt sehr rasch; pro 20 Minuten nimmt sie jeweils um die H?lfte ab. ?Die Substanz kann daher nur an dem Ort eingesetzt werden, an dem sie produziert wird. Bereits ein Transport von Zürich nach St. Gallen liegt nicht drin?, so Ametamey. Er und seine Kollegen sind daher daran, die Substanz weiterzuentwickeln und dabei das Isotop Fluor-18 mit einer Halbwertszeit von 110 Minuten einzubauen. Bereits zeichnen sich erste Erfolge ab, wie Ametamey sagt.
Potenzial h?tte das Molekül ausserdem in einer abgewandelten, nicht-radioaktiven Form: ?Stoffe, die an CNR2 binden, wirken im K?rper entzündungshemmend?, so Ametamey. ?Es w?re somit denkbar, verwandte Moleküle dereinst als Medikament in der Therapie von ALS einzusetzen sowie von anderen Krankheiten, bei denen es zu einer Nervenentzündung kommt.?
Die Forschung wurde finanziell unterstützt durch die Schweizerische ALS-Stiftung und die Vontobel-Stiftung.
Literaturhinweis
Slavik R, Müller Herde A, Bieri D, Weber M, Schibli R, Kr?mer SD, Ametamey SM, Mu L: Synthesis, radiolabeling and evaluation of novel 4-oxo-quinoline derivatives as PET tracers for imaging cannabinoid type 2 receptor. European Journal of Medicinal Chemistry, 2015. 92: 554-564, externe Seitedoi: 10.1016/j.ejmech.2015.01.028