Umgehung und Reparatur von Rückenmarksverletzungen

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2018 konnte David Mzee dank präziser elektrischer Stimulation seines Rückenmarks
2018 konnte David Mzee dank präziser elektrischer Stimulation seines Rückenmarks durch ein drahtloses Implantat wieder laufen - 2018 EPFL / Jamani Caillet - CC-BY-SA 4.0
Seit mehr als zehn Jahren verzeichnen die von Grégoire Courtine, Jocelyne Bloch und ihrem Team vorgeschlagenen therapeutischen Ansätze Erfolge. Wir werfen einen Blick auf die zahlreichen Durchbrüche, die die Forscherinnen und Forscher der EPFL und des CHUV angekündigt haben.

Anfang November gingen die Bilder eines Parkinson-Patienten um die Welt. Sie zeigten, wie der 62-jährige Marc dank eines Implantats fast natürlich gehen konnte, anstatt bei jeder Tür "durchzudrehen".


Einige Monate zuvor hatte ein anderer Patient, der nach einem Unfall querschnittsgelähmt war, durch die Kraft seiner Gedanken die Kontrolle über seine Beine zurückerlangt. In beiden Fällen übernahm ein Feld aus flexiblen Elektroden im Rückenmark die Aufgabe, eine Verletzung zu umgehen und elektrische Signale an den richtigen Stellen anzulegen.

Tiefgreifendes Verständnis

Die Steuerung des Gehens durch das Gehirn war bereits das Thema von Grégoire Courtines Doktorarbeit aus dem Jahr 2003. Jahrelange intensive Forschung, die es ermöglichte, die Art und Organisation der elektrischen Signale, die über das Rückenmark an die Gliedmaßen übertragen werden, zu beschreiben, führte ab 2012 zu einer echten Meisterleistung: querschnittsgelähmten Ratten wurde die Fähigkeit zum Gehen zurückgegeben. Die Veröffentlichung in Science im selben Jahr sollte der Arbeit von Courtine und seinem Team den entscheidenden Schub geben. Unsere Forschung basierte zunächst auf einem tiefen Verständnis der physiologischen Mechanismen, die das Gehen ermöglichen", erklärt er. Erst in einem zweiten Schritt entwickelten wir die Elektrostimulation, mit der die vom Gehirn gesendeten Befehle nachgeahmt werden können."

Der Forscher hat sich daher mit den richtigen Partnerinnen umgeben. Stéphanie Lacour, ebenfalls Professorin an der EPFL, ist Spezialistin für flexible Implantate. In ihrem Labor wurden die Elektrodenfelder entwickelt, die direkt auf die Dura mater des Rückenmarks aufgebracht werden, um die Gehirnimpulse zu simulieren, wenn der natürliche Fluss der Impulse blockiert ist. Die Neurochirurgin Jocelyne Bloch vom Universitätsspital Lausanne (CHUV) hat sich auf dieses Abenteuer eingelassen, um die Elektroden anzubringen.

Mehrere Krankheiten im Visier

Die Idee, eine "Brücke" zwischen dem Gehirn und den Gliedmaßen zu schlagen, gilt nicht nur für Patienten, die Verletzungen erlitten haben. Einige Krankheiten, wie Parkinson, haben ebenfalls Auswirkungen auf die Motorik. Andere, wie die Multiple System Atrophie (MSA), führen zu Blutdruckstörungen, die Patienten zum Liegen verurteilen können. Durch eine gezielte Stimulation des Rückenmarks kann auch hier die Kontrolle über den Blutdruck wiederhergestellt werden. "Das Schöne an unserer Arbeit ist, dass sie auf eine Vielzahl von Krankheiten und neurologischen Funktionen angewendet werden kann", sagt Grégoire Courtine.

Außerdem haben sie den Vorteil, dass sie technologische Entwicklungen einbeziehen können. So stützen sich die Forscher heute auf künstliche Intelligenz, um die relevanten Gehirnsignale zu entschlüsseln und dann nachzuahmen, um die Bewegungen der Gliedmaßen genauer auszulösen.

Auf dem Weg zu einer Heilungsstrategie

Die Forschung am Zentrum. NeuroRestore , das an der EPFL und am CHUV angesiedelt ist und das Grégoire Courtine zusammen mit Jocelyne Bloch leitet, gehen über die Schaffung von Implantaten hinaus. Sie beschäftigen sich auch mit der Regeneration von Nervenfasern durch Läsionen hindurch, die durch die Kombination der Verabreichung spezifischer Gentherapien mit einem Rehabilitationsprozess, der auf Neuroprothesen basieren kann, ermöglicht wird. "Wir sind davon überzeugt, dass eine umfassende Behandlung von Rückenmarksverletzungen in Zukunft beide Ansätze umfassen muss - den biologischen, der das Nachwachsen von Nervenfasern ermöglicht, und den auf unseren Neuroprothesen basierenden, der die effiziente Kommunikation zwischen dem Gehirn und den für die Mobilität zuständigen Neuronen wiederherstellt", sagte Gregoire Courtine im September am Rande der Veröffentlichung einer Studie in ScienceIn Science wurde eine Strategie vorgestellt, die das Nachwachsen von Nervenfasern bei Mäusen fördert.


So spektakulär diese Erfolge auch sind, sie beschränken sich bislang auf eine sehr kleine Anzahl von Patienten im Rahmen von klinischen Studien. Sowohl durch das NeuroRestore-Zentrum als auch durch das Start-up-Unternehmen Onward Medical ist es das klare Ziel, diese Erfolge zu den ersten Meilensteinen therapeutischer Ansätze zu machen, von denen in Zukunft möglichst viele Menschen profitieren können.