So lässt sich ein Wirkstoff gezielt ins Hirn steuern

Zürich. Forscher der ETH Zürich haben eine Methode entwickelt, mit der Medikamente im Hirn per fokussiertem Ultraschall punktgenau freigesetzt werden können.

Um zu verhindern, dass ein Wirkstoff seine Aktivität im ganzen Körper und im ganzen Gehirn entfalten kann, werden bei der neuen Methode spezielle Träger eingesetzt, die den Wirkstoff in kugelförmige Lipidbläschen einpacken, die wiederum an gashaltigen, ultraschall-empfindlichen Mikrobläschen befestigt sind (Nat Comm 2020; online 1. Oktober). Diese werden ins Blut injiziert und gelangen so ins Gehirn, teilt die ETH Zürich mit.

Wirksamkeit bei Ratten bestätigt

In einem ersten Schritt reichern die Wissenschaftler mit Ultraschallwellen niedriger Energie am gewünschten Ort im Gehirn die Wirkstoffträger an. „Man kann sich das so vorstellen, dass wir mit Ultraschallpulsen am gewünschten Ort eine Art virtuellen Schallwellen-Käfig erstellen. Von der Blutzirkulation angetrieben werden die Wirkstoffträger durch das ganze Gehirn gespült. Jene, die in den Käfig gelangen, finden dort aber nicht mehr hinaus“, wird Professor Mehmet Fatih Yanik in der Mitteilung zitiert.

In einem zweiten Schritt bringen die Forscher an diesem Ort die Wirkstoffträger mit höherer Ultraschall-Energie zum Vibrieren. Reibungskräfte zerstören dann die Außenmembran der Behälter, der Wirkstoff wird freigesetzt und an dieser Stelle vom Nervengewebe aufgenommen.

Die Forscher haben die Wirksamkeit der neuen Methode in Versuchen bei Ratten bestätigt. Sie kapselten dazu einen Neurohemmstoff in den Wirkstoffträgern ein. Damit ist es ihnen gelungen, ein spezifisches neuronales Netzwerk zu blockieren, das zwei Hirnareale miteinander verbindet. Die Wissenschaftler wiesen in den Versuchen nach, dass nur spezifisch dieser eine Teil des Netzwerks blockiert wurde und das Medikament nicht im ganzen Gehirn wirkte, heißt es in der Mitteilung.

Geringere Dosis reicht aus

„Weil wir mit unserer Methode Medikamente dort im Körper anreichern können, wo ihre Wirkung erwünscht ist, reicht eine sehr viel geringere Dosis aus“, so Yanik. Für ihr Experiment in Ratten benötigten sie beispielsweise 1300-mal weniger Wirkstoff als es herkömmlicherweise nötig wäre.

Schon früher hätten andere Wissenschaftler versucht, mit fokussiertem Ultraschall die Zufuhr von Medikamenten in bestimmte Hirnregionen zu verbessern. In jenen Ansätzen wurden die Wirkstoffe jedoch nicht lokal angereichert, sondern man schädigte die Blutgefäße lokal, um damit den Wirkstofftransport vom Blut ins Nervengewebe zu erhöhen. Dieser Ansatz könne langfristig jedoch schädliche Folgen haben, so die ETH Zürich. „In unserem Ansatz bleibt die physiologische Barriere von Blutkreislauf und Nervengewebe hingegen intakt“, so Yanik.

Die Schweizer Wissenschaftler sind zurzeit daran, die Wirksamkeit ihrer Methode in Tiermodellen psychischer Erkrankungen und neurologischer Störungen zu testen, zum Beispiel, um Angststörungen zu behandeln, sowie zur Behandlung von Hirntumoren an chirurgisch unzugänglichen Stellen. (eb/ikr)