Göttingen: Forscher entwickeln Biosensor zur Diagnostik von Parkinson

Einen Etappensieg beim frühzeitigen Erkennen von Nervenkrankheiten wie Parkinson haben Göttinger Wissenschaftler errungen. Sie haben einen Biosensor entwickelt, mit dem der Weitergabe schädlicher Proteine nachgespürt werden kann. So simpel dieser Beschreibungsversuch klingen mag, so komplex ist das Forschungsprojekt des Exzellenzclusters Multiscale Bioimaging. Im Mittelpunkt steht ein menschliches Protein, das vor allem in Nervenzellen zu findende Alpha-Synuklein. „Neuronen müssen kommunizieren. Normalerweise spielt das Protein dabei keine schädliche Rolle, kann aber irgendwann im Leben toxische Aggregate ausbilden und andere Zellen befallen“, erklärt Prof. Silvio O. Rizzoli, Direktor des Instituts für Neuro- und Sinnesphysiologie (UMG). Gründe dafür könnten in der Genetik oder auch äußeren Einflüssen liegen. Um die toxischen Proteine und ihre Verbreitung zu identifizieren, sei ein Bisosensor entwickelt worden: „Für die Diagnostik ist das ein wichtiger Schritt, ein nächster Schritt wäre die Entwicklung von Therapiemöglichkeiten.“ Verklumpt und abgestorben: Das Alpha-Synuklein sei an der Entstehung neurodegenerativer Krankheiten wie der Parkinson-Erkrankung, der Lewy-Body-Demenz und der Multisystematrophie beteiligt, teilt die Universitätsmedizin mit. Im Zuge dieser Erkrankungen bilde besagtes Protein Verklumpungen aus, die zum Absterben betroffener Nervenzellen im Gehirn führten. Die toxischen Aggregate würden durch einen Mechanismus von Nervenzelle zu Nervenzelle weitergegeben, der dem bei Prion-Erkrankungen ähnele. Mit dem Bisosenor, der jetzt von Forschern des Centers for Biostructural Imaging of Neurodegeneration entwickelt wurde, könne die Übertragung nachvollzogen werden. Der Sensor trägt den bezeichnenden Namen „Fluoreszierender Reporter für humanes Alpha-Syn“, kurz FluoReSyn, und bietet viel Potenzial für die klinische Forschung und Diagnostik. Die UMG spricht von einem geeigneten Werkzeug, um molekulare Mechanismen neurodengerativer Erkrankungen zu entschlüsseln. „Nach entsprechender Optimierung wird unser Bisosensor sogar als diagnostischer Marker dienen können“, sagt Dr. Felipe Opazo, Senior-Autor der kürzlich veröffentlichten Studie unter Leitung von Prof. Rizzoli. Bisher genutzte Nachweisverfahren hätten in der Kritik gestanden, weil sie die Protein-Struktur verändern, damit die natürliche Funktion und Lokalisierung dieses Proteins beeinträchtigen würden. Antikörper von Alpakas: Das Team um Opazo verwendete Antikörper von Alpakas, die wegen ihrer geringen Größe auch als „Nanobodies“ bezeichnet werden. Mit einem fluoreszierenden Molekül versehen, können sie quasi als „Reporter“ in lebenden Zellen eingesetzt werden. Darauf baut die aktuelle Studie auf, die mittels dieser Technologie den Bisosensor FluoReSyn charakterisiert. „Dieser ist in der Lage, den Eintritt von externen hαSyn-Proteinen (Übertragung) in eine Zelle sichtbar zu machen“, teilt die UMG mit: „Somit wird es möglich, hαSyn dosisabhängig nachzuweisen. Mit Zellen, die FluoReSyn stabil produzieren, gelang es, den Übertritt einer übertragbaren Form von hαSyn aus dem Nervenwasser (Cerebrospinalflüssigkeit) von Parkinson-Patienten nachzuweisen.“ „Die präsentierten Ergebnisse belegen, dass FluoReSyn ein sehr nützliches Instrument zur Untersuchung des Übertragunsmechanismus von hαSyn ist“, rekapituliert Opazo. „Voraussetzung für die Entwicklung präventiver und therapeutischer Strategien für Synuklein-assoziierte, neurodegenerative Erkrankungen ist ein grundlegendes Verständnis derjenigen molekularen Mechanismen, die zur Entstehung und Ausbreitung der Krankheiten führen.“ Das Göttinger Exzellenzcluster „Multiscale Bioimaging: Von molekularen Maschinen zu Netzwerken erregbarer Zellen (MBExC)“ wird seit Jahresbeginn 2019 im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder gefördert. Mit einem interdisziplinären Forschungsansatz untersucht das MBExC die krankheitsrelevanten Funktionseinheiten elektrisch aktiver Herz- und Nervenzellen, von der molekularen Ebene bis hin zur Organebene. Dafür vereint das MBExC zahlreiche universitäre und außeruniversitäre Partner am Göttingen Campus. Übergeordnete Ziele sind das Verständnis des Zusammenhangs von Herz- und Hirnerkrankungen sowie die Verknüpfung von Grundlagenforschung und klinischer Forschung, um neue Therapie- und Diagnostikansätze mit gesellschaftlicher Tragweite zu entwickeln. Die aktuelle Studie, die die Entwicklung des Biosensors FlurReSyn zum Erkennen der Verbreitung toxischer Proteine bei neurodegenerativen Erkrankungen beschreibt, wurde in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ publiziert. Von Kuno Mahnkopf