Motoneuronen mit Magnetfeldern reaktivieren

Die amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine unheilbare Erkrankung der Moto­neuronen, die in der Regel innerhalb von zwei bis fünf Jahren zum Tod führt. Bisher gibt es keine erfolgreiche Therapie. Thomas Herrmanns­dörfer, Abteilungsleiter am Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD) des HZDR, arbeitet hierzu eng mit dem Mediziner Richard Funk zusammen. Gemeinsam mit Kollegen der Universitäten in Dresden und Rostock haben sie ein Forschungs­team aus den Bereichen Physik, Medizin, Biologie und Biotechnologie zusammen­gestellt, um die therapeutische Wirkung von Magnet­feldern auf gestörte Moto­neuronen zu untersuchen. Seitens HZDR war neben dem HLD das Zentrum für Radio­pharmazeutische Tumor­forschung (ZRT) am Projekt beteiligt.

In einem ersten Schritt haben Zellbiologen Hautzellen sowohl von Gesunden als auch von ALS-Patienten zu Moto­neuronen umprogrammiert. Moto­neuronen verfügen über bis zu einem Meter lange Fortsätze (Axone), über die der Stofftransport und die Informationsübertragung erfolgt. Die so präparierten Moto­neuronen wurden in einem weiteren Schritt von Forschern um Arun Pal (HZDR) in Petrischalen über unterschiedliche Zeiträume verschieden starken Magnet­feldern ausgesetzt.

Auch weitere Parameter der Magnetfelder wie Frequenz, Ausrichtung und Wellenform wurden variiert. „In den zahlreichen Versuchs­reihen konnten wir zeigen, dass die Moto­neuronen von ALS-Patienten auf die Magnetfelder ansprechen“, fasst Pal die Ergebnisse zusammen. „Der bei ALS-Zellen gestörte axonale Transport der Mitochondrien, welche die Kraftwerke der Zelle sind, und anderer Organellen wird durch die Stimulation mit Magnetfeldern reaktiviert. Außerdem kann die axonale Regeneration – also die Fähigkeit, wieder zu wachsen und sich zu vernetzen - wiederhergestellt werden.“ Untersucht wurde mittels Live-Cell-Imaging und zell­biologischer Methoden. Gleichzeitig konnte das Team zeigen, dass gesunde Zellen durch die Stimulierung nicht geschädigt werden.

Für Herrmannsdörfer und sein Team sind die vorliegenden Ergebnisse zwar ein Meilenstein, trotzdem relativiert er: „Wir verstehen diese In-vitro-Ergebnisse als ermutigenden Ansatz auf dem Weg zu einer möglichen Therapie bei ALS und anderen neuro­degenerativen Erkrankungen. Wir wissen aber auch, dass es detaillierte Folgestudien braucht, um unsere Ergebnisse zu untermauern.“

In einem nächsten Schritt planen die Wissenschaftler nun Langzeit- und In-vivo-Studien, um das therapeutische Potenzial von Magnetfeld­behandlungen weiter auszubauen. Diese beinhalten unter anderem die Untersuchung der optimalen technischen Parameter des angelegten Magnetfeldes. Daneben wollen sie das Verständnis der zellulären Reaktion auf die verschiedenen magnetischen Stimuli vertiefen und damit auch die zugrunde liegenden Mechanismen besser verstehen. Dabei werden sie auch untersuchen, wie Zellveränderungen anderer neuro­degenerativer Erkrankungen wie beispiels­weise Parkinson, Chorea Huntington und Alzheimer auf die Stimulation mit Magnetfeldern reagieren. Langfristig planen die Wissenschaftler klinische Pilotstudien mit speziellen Geräten für Magnetstimulationen.

HZDR / DE

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  W. Kandhavivorn et al.: Restoring Axonal Organelle Motility and Regeneration in Cultured FUS-ALS Motoneurons through Magnetic Field Stimulation Suggests an Alternative Therapeutic Approach, Cells 12, 1502 (2023); DOI: 10.3390/cells12111502
• Projekt ThaXonian – Magnetic Axon Therapy, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf