Sie ist unheilbar, schreitet immer weiter fort und kann erst nach dem Tod zweifelsfrei diagnostiziert werden: die Alzheimer-Krankheit. Wissenschaftler aus den USA haben jetzt einen Grundstein für ein Kontrastmittel gelegt, mit denen sich vielleicht die typischen Amyloid-Ablagerungen im Gehirn bereits beim lebenden Patienten nachweisen lassen.
Die Alzheimer-Krankheit gehört zu den häufigsten Form der Altersdemenz und gilt in den USA bereits als vierthäufigste Todesursache. Typisch für die Erkrankung sind Protein-Ablagerungen im Gehirn, die so genannten Amyloid-Plaques. Bisher konnten Mediziner diese Plaques allerdings nur bei einer Autopsie identifizieren – eine zweifelsfreie Diagnose ist also erst nach dem Tod des Patienten möglich.
Eine Früherkennung wäre jedoch äußerst wichtig, um die Krankheit besser zu verstehen und Behandlungsmethoden zu entwickeln, die ihr Fortschreiten stoppen könnten. Forscher suchen daher nach nicht-invasiven bildgebenden Verfahren, mit denen sie die Plaques im Gehirn nachweisen können.
Frühdiagnose von Alzheimer | Mit fluoreszierenden Kontrastmitteln könnten die typischen Amyloid-Plaques der Alzheimer-Krankheit beim lebenden Patienten nachgewiesen werden.
Erste nicht-invasive Methoden, die mit radioaktiven Kontrastmitteln arbeiten, sind bereits in Entwicklung. Nun zeichnet sich eine interessante Alternative ab: optische Bildgebungsverfahren mit spezifischen Kontrastmitteln, die bei Bestrahlung im nahen Infrarot-Spektralbereich fluoreszieren. Dieses relativ langwellige Licht ist in der Lage, lebendes Gewebe gut genug zu durchdringen, um Hirnstrukturen sichtbar zu machen. "Was man dafür braucht", sagt Timothy Swager, "ist ein geeignetes Kontrastmittel."
Zusammen mit einem Team aus Wissenschaftlern vom MIT, dem Massachusetts General Hospital und der Universität Pittsburgh überlegte er, welche Anforderungen ein solches Kontrastmittel erfüllen muss:
NIAD-4 | Molekülstruktur des Markers NIAD-4: Er besteht aus flachen aromatischen Ringen und fluoresziert nach Bestrahlung mit Infrarot-Licht.
1) Es muss sich spezifisch an Amyloid-Plaques anlagern. Das tun bestimmte Moleküle mit einem Gerüst aus flachen aromatischen Ringen, wie etwa Kongorot, das zum Anfärben der Plaques auf histologischen Schnitten eingesetzt wird.
2) Die Substanz muss nach der Injektion rasch die Blut-Hirn-Schranke passieren, um aus dem Blut ins Gehirn zu gelangen. Dafür muss das Molekül klein, ungeladen und leicht lipophil, also fettfreundlich sein.
3) Seine Absorption und Fluoreszenz müssen im richtigen Spektralbereich liegen – eine Frage der Elektronenstruktur.
4) Für einen besonders scharfen Kontrast sollten gebundene Markermoleküle stärker fluoreszieren als ungebundene. Das klappt, wenn das Molekül an die Plaques angelagert wesentlich weniger in sich beweglich ist als im freien Zustand.
In-vivo-Markierung | In-vivo-Markierung von Amyloid-Plaques mit NIAD-4 bei genetisch veränderten Mäusen
Tatsächlich gelang es den Forschern, ganz gezielt ein Molekül zu entwerfen, das diese Anforderungen erfüllt: Mit der Substanz NIAD-4 konnten die Forscher im Gehirn lebender Mäuse die Amyloid-Plaques rot fluoreszierend markieren.
"Damit aus diesem ersten Molekül-Entwurf ein praxistaugliches Kontrastmittel wird, das Amyloid-Plaques durch den Schädelknochen hindurch sichtbar macht," so Swager, "muss aber noch weiter an dessen optischen Eigenschaften getüftelt werden: Die Fluoreszenzstrahlung muss stärker werden und sollte noch etwas langwelliger sein."
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