500 Kilometer Gefäße im menschlichen Gehirn sind mit zehn Quadratmetern dünner Zellschicht ausgekleidet – der Blut-Hirn-Schranke (BBB). Diese Barriere schützt das Gehirn gegen schädliche Stoffe sowie Krankheitserreger. Darüber hinaus verknüpft sie das Gehirn mit den anderen Organen im Körper. Ist diese selektive Barriere undicht, könnten Erkrankungen wie Parkinson, Multiple Sklerose, Alzheimer entstehen.
Untersuchung des BBB-Transports
Auch bei Hirntumoren spielen Fehlfunktionen der BBB eine wichtige Rolle. Diesen Wechselwirkungen wollen die Forschenden am UKB und der Universität Bonn auf den Grund gehen. Zur Untersuchung des BBB-Transports auf zellulärer Ebene entwickelten sie die Mikropipetten basierte lokale Perfusion von Kapillaren, also feinste Blutgefäße, in akuten Hirnschnitten und kombinierten sie mit Multiphotonenmikroskopie.
Prof. Dirk Dietrich, Leiter der Sektion experimentelle Neurochirurgie an der Klinik für Neurochirurgie am UKB, vergleicht die in der Studie untersuchte neue Analysetechnik der Blut-Hirn-Schranke mit einem platten Fahrradreifen: „Wenn der Reifen Luft verliert, weiß man nicht, wo die undichte Stelle ist. Darum hält man den aufgepumpten Fahrradschlauch unter Wasser, um das Leck zu identifizieren. Dieses Prinzip liegt auch unserer Verfahrensweise zugrunde.“ Dabei füllen die Forschenden die mikroskopisch kleinen Blutgefäße mittels einer Mikropipette mit einer Flüssigkeit von innen auf. Im Multiphotonenmikroskop sind dann undichte Stellen für sie sichtbar.
Verfahren für die Wirkstoffentwicklung
Sein Kollege Alf Lamprecht, Professor für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie am Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn, hofft, dass das neue Verfahren die frühe Wirkstoffentwicklung voranbringen könnte: „Wird ein neuer Wirkstoff entwickelt, stellt sich immer die Frage, ob und vor allem wie dieser die Blut-Hirn-Schranke passiert. Diese Transportmechanismen und Barrieren zu identifizieren ist enorm wichtig, um den Wirkstoff im Gehirn verfügbar machen zu können.“
Die Ergebnisse der aktuellen Studie haben Potenzial, diese Aufgabenstellung in der Pharmazie zu lösen. Die Erstautorin des veröffentlichen Fachartikels Dr. Amira Hanafy, Postdoktorandin an der Klinik für Neurochirurgie des UKB, resümiert: „Mit der von uns entwickelten Methode haben wir ein gutes Handwerkzeug, um zu bewerten, ob Wirkstoffe im Gehirn ankommen.“
Quelle: Universitätsklinikum Bonn
Originalpublikation: Amira Sayed Hanafy et. al.; Subcellular analysis of blood-brain barrier function by micro-impalement of vessels in acute brain slices; Nature Communications, 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-36070-6
