Zur Behandlung von Erkrankungen, bei denen die Nervenzellen degenerieren, wie Alzheimer, Parkinson, Huntington, Schlaganfall oder amyotrophe Lateralsklerose werden Wirkstoffe entwickelt, die die Nervenzellen vor dem Zerfall schützen sollen. Meist werden Ratten, Mäuse oder Kaninchen verwendet. Die Tiere werden genmanipuliert oder ihnen wird ein Gift verabreicht, das bestimmte Nervenzellen zerstört. Die an diesen »Tiermodellen« getesteten Wirkstoffe erweisen sich jedoch regelmäßig als wirkungslos beim Menschen.

Mike Dragunow von der University of Auckland, Neuseeland, ist überzeugt, dass dies vor allem an den zahlreichen Unterschieden zwischen Mensch und Tier liegt. (1) »Die Komplexität des menschlichen Gehirns lässt sich nur schwer nachahmen«, heißt es seinem im renommierten Nature Review erschienenen Übersichtsartikel. So gibt es im menschlichen Gehirn viele verschiedene Arten von Zellen mit unterschiedlichen Aufgaben und Stoffwechselvorgängen, die sich von denen der Nagetiere zum Teil stark unterscheiden. Bei transgenen (genetisch veränderten) Mäusen hatte man herausgefunden, dass Fresszellen (Makrophagen) die bei Alzheimer typischen Ablagerungen auffraßen. Es wurden Therapien entwickelt, um die Fresszellen zu stimulieren. Bei menschlichen Alzheimerpatienten stellte sich jedoch heraus, dass deren Fresszellen gar nicht in der Lage waren, die Ablagerungen aufzufressen. Also nützte auch die Behandlung mit stimulierten Fresszellen nichts.

Ein Problem, das Dragunow anspricht, ist das Alter. Neurodegenerative Erkrankungen kommen meist bei älteren Menschen vor. Man experimentiert aber mit jungen Ratten und Mäusen, Tiere, die noch dazu eine ausgesprochen kurze Lebensspanne haben. Bei Zellkulturen werden häufig Mäuseembryos verwendet, die ebenfalls völlig ungeeignet sind. Selbst bei Affen mit ihrem wesentlich komplexeren Gehirn ist es fraglich, ob mit ihnen die Situation beim Menschen nachgeahmt werden kann. So werden in der Parkinson-Forschung bei Affen bestimmte Nervenzellen, die Dopamin-Neuronen, durch Injektion des Giftes MPTP zerstört. Beim Menschen ist die Ursache für den Zelltod jedoch noch unbekannt.

Der Wissenschaftler hält daher die Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen und neuer Behandlungsmethoden anhand von menschlichen Hirnzellen und -geweben als einzig zielführend. Das Untersuchungsmaterial stammt von Verstorbenen. Dabei ist eine gute Zusammenarbeit zwischen Ärzten, Patienten und deren Familien besonders wichtig. Das Hirngewebe muss innerhalb von sechs Stunden nach dem Tod entnommen werden. Auch bei klinisch notwendigen Operationen fällt Gewebe an, das sich für Forschungszwecke verwenden lässt. Bisher lassen sich Hirnzellen nicht endlos kultivieren, wie viele andere Zellarten. Es wird also immer wieder frisches Material benötigt.

Mittlerweile gibt es zahlreiche ausgeklügelte Techniken, mit denen das wertvolle Hirngewebe möglichst effektiv genutzt werden kann. Magnetische Zellsortierungsmaschinen sortieren die einzelnen Zelltypen des Hirngewebes. Mit High-Content Screening können die verschiedenen Zellsorten erkannt und gezählt werden. Andere Untersuchungsmethoden ermöglichen die Bestimmung von Eiweißhaufen, wie sie im Gehirn von Parkinson oder Huntington-Patienten vorkommen. Die Microarray-Technologie ist eine Methode, mit der bei Zehntausenden von Zellen einer Gewebeprobe die Interaktionen mit Testsubstanzen auf einem winzigen Chip untersucht werden können. Derzeit wird an einem Hirnzellchip gearbeitet, bei dem die biochemischen Stoffwechselvorgänge Tausender einzelner Zellen rasend schnell analysiert werden können.

Die menschlichen Hirnzellen sind für die Erforschung der Ursachen und der krankhaften Vorgänge wesentlich sinnvoller als »Tiermodelle«. So können mögliche Angriffspunkte für potentielle Medikamente entschlüsselt werden. Dass die einzelnen Proben von verschiedenen Menschen mit unterschiedlichem Hintergrund stammen, sieht der neuseeländische Forscher als wichtigen Vorteil gegenüber den »standardisierten« Versuchstieren. Wirkt ein Medikament bei vielen Zellkulturen, ist es eher wahrscheinlich, dass es sich auch bei der Vielfalt der menschlichen Patienten bewährt.