Hochauflösende 3D-Nano-Mikroskopie für Therapieansätze

Göttinger Forscher machen Hoffnung im Kampf gegen Multiple Sklerose

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7,7 Millionen Euro für den Forschungsverbund: Prof. Dr. Wolfgang Brück (links), Direktor des Instituts für Neuropathologie der UMG, Prof. Dr. Fred Wouters vom Labor für Molekulare und Zelluläre Systeme und Dr. Gertrude Bunt von Technologieplattform Klinische Optische Mikroskopie freuen sich über die Förderung.

Göttingen. Die Krankheit Multiple Sklerose wird für viele Betroffene zum harten Schicksal. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen wollen mit einem Budget von 7,7 Millionen Euro neue Therapie- und Diagnoseansätze entwickeln.

Die Ursachen und Entstehungsmechanismen der vielfältigen körperlichen Beeinträchtigungen und Behinderungen im Verlauf der Multiplen Sklerose (MS) sind noch nicht genau geklärt. Dazu fehlt der Grundlagenforschung bislang das geeignete Verfahren der Bildgebung. Göttinger und Heidelberger Forscher wollen nun einen neuen Mikroskopieansatz entwickeln. Damit sollen kleinste, MS-typische Schädigungen an Nervenzellen und ihre räumlichen Zusammenhänge im Gehirn erstmals in 3D und in höchster Auflösung sichtbar werden. 

Auch Abläufe, die zur Schädigung von Nervenzellen und deren Fortsätzen bei der MS führen, wollen die Forscher aufdecken. Die finanzielle Förderung für das Programm „Photonik“ kommt vom Bundesforschungsministerium. 

Der neue Methode verbindet die extrem hohe Auflösung moderner Elektronen-Mikroskopie mit der superhoch-auflösenden Lichtmikroskopie, die vom Göttinger Professor Stefan Hell entwickelt wurde. Die mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Mikroskopie dient als Navigationshilfe für die Erkennung erkrankter Regionen, um eine gezielte Untersuchung mit dem Elektronenmikroskop zu ermöglichen. 

„Wir brauchen dringend eine Bildgebung, die uns Erkenntnisse über die kleinsten Schädigungen in der grauen Substanz des Gehirns, insbesondere der Großhirnrinde bringt. Solche Schädigungen an den Nervenzellen sowie ihren Nervenfasern und Verbindungen stören die Kommunikation des Nervenzellnetzwerks“, sagt Prof. Dr. Wolfgang Brück, Direktor des Instituts für Neuropathologie an der UMG.

Genauer Blick ins Gewebe

In der Diagnostik für Multiple Sklerose (MS) werden bildgebende Verfahren wie die Magnetresonanztomographie (MRT) routinemäßig eingesetzt, um die Schädigungen im Gehirn und Rückenmark sichtbar zu machen.

Die Nervenschädigungen der Großhirnrinde sind jedoch mit gängigen radiologischen Verfahren kaum zu erfassen. Sie können nur durch die pathologische Untersuchung von Gewebeproben sichtbar gemacht werden. Viele Strukturen der Nervenzellen und ihre Veränderungen bei der MS sind jedoch für die gängige Mikroskopie zu klein. Sie bedürfen einer Auflösung auf der Nanometer-Skala und den Einsatz von höchstauflösenden Mikroskopen.

„Um Schädigungen an den Nervenzellen im kleinsten Detail sichtbar zu machen, verknüpfen wir die Stärken der höchstauflösenden STED-Fluoreszenzmikroskopie mit moderner 3D-Elektronenmikroskopie“, sagt Dr. Gertrude Bunt.

Weitere Voraussetzung für ein besseres Verständnis der Krankheitsmechanismen in der MS ist der Blick in die dritte Dimension. Der räumliche Zusammenhang der kleinsten strukturellen Änderungen im Netzwerk der Nervenzellen muss in allen drei Dimensionen untersucht werden. „Diese technische Herausforderung gehen wir mit dem Einsatz neuartiger elektronenmikroskopischer, tomographischer Abbildungsverfahren an“, sagt Prof. Dr. Fred Wouters. „Unser Ziel ist die Entwicklung einer höchst-auflösenden 3D-Kartierung von MS-Läsionen der Hirnrinde.“

Diese soll zeigen, in welcher Ausprägung Nervenzellen geschädigt worden sind, welche Immunzellen hierbei eine Rolle spielen und wie der Verlust der zellulären Kontakte Auswirkungen auf das Nervennetzwerk hat.“

Multiple Sklerose: Folgenreiche Autoimmunerkrankung des zentralen Nervensystems

Multiple Sklerose (MS) ist eine Autoimmunerkrankung des zentralen Nervensystems. Sie schädigt die isolierende Schicht der Nervenfasern sowie die Nervenfasern im Gehirn und Rückenmark. MS ist der häufigste Grund für Behinderungen im jungen Erwachsenenalter. Neben den seit langem bekannten und intensiv untersuchten Veränderungen in der weißen Substanz des Gehirns, zeigt auch die graue Substanz, insbesondere die Großhirnrinde, pathologische Auffälligkeiten. Schädigungen an den Nervenfasern und ihren Verbindungen stören die Kommunikation des Nervenzellnetzwerks. Die wichtige Bedeutung dieser Schädigungen für den Verlauf der Krankheit wurde erst vor einigen Jahren entdeckt. So gibt es einen klaren Zusammenhang dieser Veränderungen mit fortschreitender Behinderung. Aktuell gibt es weder gezielte Diagnostikverfahren noch Behandlungsoptionen für Schädigungen in der grauen Substanz.

Hartes Schicksal

Bernd Schlegel über Multiple Sklerose

Multiple Sklerose ist die häufigste chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems und für die Betroffenen oft ein Schicksalsschlag. In vielen Fällen ist dann nichts mehr so wie vorher und Einschränkungen sowie Behinderungen im Alltag sind an der Tagesordnung.

Und die ganz schlechte Nachricht ist: Viele Details rund um die heimtückische Krankheit, die wirklich jeden ganz unvorbereitet treffen kann, sind bis heute nicht aufgeklärt und erforscht. Deshalb ist der Ansatz aus Göttingen, ein lang bewährtes und ein neues Verfahren zu vereinigen, um sich ein genaueres Bild von der Erkrankung im Gewebe machen zu können, richtig vielversprechend.

Eine Garantie für einen abschießenden Erfolg gibt es natürlich nicht. Aber die Höhe der Förderung zeigt, dass die Hoffnungen auf erfolgversprechende Ergebnisse nicht unberechtigt sein können. Außerdem zeigt die Bewilligung der Forschungsgelder erneut, welch hohen Stellenwert die Forschung an der Universitätsmedizin Göttingen hat.

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