Die Blut-Hirn-Schranke ist ein unverzichtbarer Schutzmechanismus des Körpers: eine Barriere zwischen blutdurchströmten Gefäßen und dem Hirngewebe, die den Übertritt von Krankheitserregern und Giften blockiert. Gleichzeitig ist die Barriere allerdings ein großes ungelöstes Problem für Medizin und Pharmaforschung: Viele im Prinzip simpel ins Blut injizierbare Medikamente gelangen wegen der schwer überwindbaren Schranke zwar im Körper überall hin, nicht aber ins Gehirn. Leider gilt das auch für die allermeisten der zunächst zur Behandlung von neurodegenerativen Krankheiten viel versprechend erscheinenden Substanzen. In welchen Fällen dies so ist, kann bis heute nicht leicht untersucht werden. Das könnte sich in Zukunft jedoch ein wenig bessern, hoffen nun Wissenschaftler des Brigham and Women's Hospital: Sie stellen in "Nature Communications" ein lebensnahes künstliches Modell der Blut-Hirn-Schranke vor, an dem das Verhalten von Wirkstoffen unter realistischen Bedingungen gut nachzuvollziehen ist.

Die Forscher bauten dafür im Labor das Prinzip der echten Blut-Hirn-Schranke nach, bei der die Endothelzellen der Blutgefäße mit besonders eng schließenden Zellkontakten abgedichtet sind. Im Modell übernehmen Spheroide – kugelförmige Ansammlungen aus recht einfach in Zellkulturen wachsenden Deckzellen, Astrozyten und Perizyten – die Rolle der Blutgefäßwände: Diese Spheroide schließen sich unter bestimmten Bedingungen selbstständig zusammen und bilden so gegen das äußere Milieu Barrieren, die denen der Blut-Hirn-Schranke auffällig ähneln. Und das ebenso im Hinblick auf ihre biochemische Durchdringbarkeit: Denn im Inneren der Spheroide sammeln sich bevorzugt jene Substanzen, die bekanntermaßen auch in Versuchstieren oder Menschen problemlos vom Blut ins Gehirn gelangen. Im Vergleich zu anderen Modellen ließ sich mit den Spheroiden deutlich besser vorhersagen, ob eine Substanz – oder Viren und Zellen – die Blut-Hirn-Schranke leicht oder schwer durchdringt.

Verschiedene Methoden, mit denen die Blut-Hirn-Schranke zu Behandlungszwecken auf Kommando geöffnet werden soll, hatten sich in der Vergangenheit als mehr oder weniger zufriedenstellend entpuppt: So testeten Wissenschaftler etwa Nanopartikel oder körpereigene Membranenzyme, Viren und Ultraschallwellen meist in Tierversuchen mit unterschiedlichem Erfolg und geringen oder heftigen Nebenwirkungen. Diese schwere Phase der Medikamentenentwicklung könnte sich mit der Spheroid-Simulation der Hirnbarriere in Zukunft vielleicht abkürzen lassen, hoffen die Forscher um Choi-Fong Cho.