Lichtschalter gegen Epilepsie

Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem Krampfanfälle durch die Bestrahlung genetisch veränderter Hirnzellen mit Laserlicht gestoppt werden können – zumindest im Tierversuch.

Lichtblitzgeräte können bei entsprechend veranlagten Menschen zu epileptischen Anfällen führen. Wissenschaftler an der Stanford University und der französischen Hochschule Pierre et Marie Curie wollen nun durch die Bestrahlung von Hirnzellen mit Laserlicht genau das Gegenteil erreichen: Krämpfe stoppen, bevor sie sich im Gehirn ausbreiten können.

Im Tierversuch an Ratten arbeitet das Verfahren bereits erstaunlich zuverlässig – allerdings sind dafür genetisch veränderte Hirnzellen notwendig. Die Studie legt außerdem nahe, dass der Thalamus, der größte Teil des Zwischenhirns, bei Epilepsie-Erkrankungen eine wichtige Rolle spielt.

Die Ergebnisse könnten zu neuen Therapieverfahren führen, glaubt Ed Boyden, Leiter der Synthetic Biology Group am MIT, der die Untersuchung kennt. Dazu gehören neue Ansatzpunkte für die tiefe Hirnstimulation mit Elektroden, die schon jetzt erfolgreich gegen Epilepsie eingesetzt wird.

Die Studie konzentrierte sich auf jene Form von Krampfanfällen, die nach Schädigungen in der Großhirnrinde, dem äußeren Teil des Gehirns, entstehen. Schlaganfälle oder schwerere Kopfverletzungen gelten hier als Auslöser. Frühere Untersuchungen hatten ergeben, dass der Cortex während eines Anfalls mit dem Thalamus in Verbindung steht, der als Nachrichtenzentrale dient.

Das amerikanisch-französische Forscherteam konnte nun bestätigen, dass der Thalamus dafür sorgt, dass sich die in der Großhirnrinde beginnenden epileptischen Anfälle durch das gesamte Gehirn ausbreiten. Um zu prüfen, ob der Thalamus ein möglicher Ansatzpunkt für neue Therapien sein könnte, nutzten Jeanne Paz, die leitende Autorin der Studie, und ihre Kollegen Techniken aus der sogenannten Optogenetik, bei der Forscher genetisch veränderte Hirnzellen mit Lichtimpulsen kontrollieren.

Ein Virus dient dabei als Transportmittel: Es verändert die DNA der Thalamus-Hirnzellen so, dass sie ein lichtempfindliches Protein produzieren. Werden diese Zellen anschließend bestimmten Lichtfrequenzen ausgesetzt, sorgt das Protein dafür, dass die Zellen sich "abschalten" – der Thalamus kommuniziert nicht mehr.

Die Forscher entwickelten anschließend eine Lichtquelle, die sich automatisch aktivierte, sobald die Ratten einen epileptischen Anfall hatten. Um die Anfälle zu erkennen, wurden Elektroden im Gehirn der Nager platziert. Diese wiederum standen mit einer Laserlichtquelle in Verbindung, die auf die genetisch veränderten Thalamus-Hirnzellen gerichtet war. Im Ergebnis ließen sich mit dieser Methode Anfälle in kürzester Zeit stoppen. Der Thalamus wird also benötigt, damit sich der Anfall überhaupt ausbreiten kann.

"Wir sind begeistert, dass schon so wenig Licht ausreicht, um einen epileptischen Anfall zu stoppen", sagt John Huguenard, Professor für Neurologie an der Stanford University, der Mitautor der Studie ist.

Bis die Technik auch beim Menschen verwendet werden kann, wird noch eine längere Zeit vergehen. Das Problem ist die genetische Veränderung der Gehirnzellen mittels Virus – das Verfahren gilt noch als zu unsicher. "Wir müssen hier sehr vorsichtig sein", sagt auch Huguenard. (bsc)