Ultraschall öffnet Schranke zum Hirn

Die meisten Medikamente können im Hirn nichts ausrichten, weil sie erst gar nicht in seine Zellen gelangen. Mit gebündeltem Ultraschall und einem Trick konnten Forscher den Schutzmechanismus jetzt erstmals nicht-invasiv überwinden.

Es könnte ein Durchbruch von historischer Bedeutung gewesen sein: Forschern am Sunnybrook Health Sciences Center in Kanada ist es nach eigenen Angaben erstmals gelungen, die so genannte Blut-Hirn-Schranke beim Menschen vorübergehend zu öffnen, um einer Patientin mit Hirntumor eine Chemotherapie zu verabreichen. Nach etwa zwölf Stunden verschlossen sich die mittels fokussiertem Ultraschall und mikroskopischen Bläschen geöffneten Lücken wieder, über mögliche bleibende Schäden wurde nichts bekannt.

"Die Blut-Hirn-Schranke ist ein hartnäckiges Hindernis für die Verabreichung von wertvollen Medikamenten gegen Erkrankungen wie zum Beispiel Tumore", erklärte Todd Mainprize, Hirnchirurg und leitender Forscher bei der Studie, in einer Pressemitteilung seines Zentrums. "Unsere Technik wird neue Möglichkeiten schaffen, um potenziell weitaus wirksamere Therapien gezielt in bestimmte Bereiche zu bekommen." In einem späteren Interview betonte Mainprize allerdings, die bisherigen Ergebnisse seien "so vorläufig, wie sie nur sein können".

Um zu verhindern, dass unerwünschte Stoffe aus dem Blut in Organe oder Gewebe geraten, gibt es im menschlichen Körper eine ganze Reihe von Schranken – beispielsweise auch zwischen Blut und Plazenta, Blut und Hoden oder Blut und Augen, mit jeweils unterschiedlicher Durchlässigkeit. Die bei allen Landwirbeltieren vorhandene Blut-Hirn-Schranke ist besonders effektiv. Damit leistet sie guten Schutz für dieses empfindliche Organ – lässt aber eben auch die weit überwiegende Mehrheit der bekannten Medikamente nicht durch, was die Bekämpfung von Hirntumoren und auch Therapien gegen neurologische Erkrankungen wie Alzheimer erschwert.

Erste Hinweise auf die Blut-Hirn-Schranke wurden schon 1885 von Paul Ehrlich entdeckt, der endgültige Nachweis folgte erst im Jahr 1967 mit elektronenmikroskopischen Untersuchungen. Schon seit vielen Jahren forschen Mediziner an Methoden, um die Schranke zu überwinden. Eine recht radikale Variante ist die Injektion von Wirkstoffen über dünne Nadeln direkt ins Hirn, die aber große Risiken birgt und von den Patienten als sehr unangenehm empfunden wird.

Vor etwa zwei Jahrzehnten begann dann die Erforschung der Möglichkeiten von fokussiertem Ultraschall. Dabei werden mehrere dieser Schallwellen so gebündelt, dass sie gezielt auf einen bestimmten Bereich im Körper einwirken; dessen Gewebe wird durch die entstehende hohe Temperatur zerstört, der Rest bleibt aber intakt. Zum Einsatz kommt das Verfahren heute beispielsweise bei der Behandlung von Gebärmutter- oder Prostatakrebs.

Auch die Zellverbände der Blut-Hirn-Schranke lassen sich auf diese Weise lösen, wie schon vor einigen Jahren bei Tierversuchen festgestellt wurde. Beim Menschen aber wäre es zu riskant, sozusagen dauerhafte Löcher in den Schutzwall für das Hirn zu brennen.

Die Ärzte am Sunnybrook-Center versuchten es deshalb mit einem Trick: Sie injizierten ihrer Patientin winzige Gasbläschen, die so klein sind, dass sie problemlos mit dem Blut mitschwimmen können. Diese Bläschen ließen sich mit den Ultraschallwellen in Schwingungen versetzen, bei denen sie in rascher Folge größer und kleiner werden. Die Vibration reichte offenbar aus, um die Blut-Hirn-Schranke an den Stellen zu öffnen, auf die der Ultraschall fokussiert war.

Den vorläufigen Nachweis darüber führte das Team um Mainprize mit Hilfe von Gadolinium, einem bei bildgebenden Verfahren gebräuchlichen Kontrastmittel, das die Schranke normalerweise nicht passieren kann: Aufnahmen aus der Magnetresonanztherapie zeigten Konzentrationen des Mittels an den zuvor bestrahlten Bereichen im Hirn. "Auf Grundlage der Gadolinium-Aufnahme besteht kein Zweifel, dass wir es geschaft haben, die Blut-Hirn-Schranke sicher zu öffnen", sagte Mainprize dem Online-Dienst Medscape.

Die Patientin selbst konnte von dem erfolgreichen Versuch nicht profitieren – am Tag darauf wurde ihr Hirntumor, wie zuvor geplant, operativ entfernt. Als Nächstes sollen Untersuchungen zeigen, ob nicht nur das Kontrastmittel, sondern auch das ebenfalls verabreichte Chemotherapeutikum Doxorubicin die Tumorzellen erreicht hat. Damit ist zu rechnen, doch selbst dann bliebe noch die Frage offen, ob etablierte Krebsmedikamente im Hirn tatsächlich so effektiv wirken wie im Rest des Körpers.

Mainprize selbst bemüht sich, seine Begeisterung nicht zu verhehlen, gleichzeitig aber übertriebene Erwartungen zu dämpfen: "Ich kann nicht genug betonen, dass es sich um eine Studie der Phase 1 handelt. Wir haben noch kein Paper dazu veröffentlicht, und wir haben das erst bei einem Patienten gemacht. Allerdings glauben wir, dass es sich um eine sehr spannende Therapie handelt, die viele potenzielle Anwendungen in der Zukunft hat."

(sma)