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Studie zeigt, dass Alzheimer-im-Becher-Modell die Entwicklung von Medikamenten beschleunigen könnte
Zuletzt überprüft: 03.07.2025
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Vor zehn Jahren stellten Forscher ein neues Modell zur Erforschung der Alzheimer-Krankheit vor: die Alzheimer-Pelle. Das Modell verwendet Kulturen reifer Gehirnzellen in Gel, um die Veränderungen, die im menschlichen Gehirn über 10 bis 13 Jahre auftreten, in nur sechs Wochen nachzubilden. Aber bildet dieses Modell die Veränderungen, die bei Patienten auftreten, tatsächlich nach? In einer neuen Studie entwickelten Wissenschaftler des Mass General Brigham and Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) einen Algorithmus, um objektiv zu bewerten, wie genau Alzheimer-Modelle die funktionellen und genetischen Veränderungen im Gehirn von Patienten widerspiegeln. Die in der Fachzeitschrift Neuron veröffentlichten Ergebnisse bestätigten wichtige Ähnlichkeiten und bewiesen, dass das Alzheimer-Pelle-Modell dazu genutzt werden könnte, die Evaluierung und Entwicklung neuer Medikamente zu beschleunigen.
Bestätigung der Wirksamkeit des Modells
„Unser Ziel ist es, das beste Modell zu finden, das die Vorgänge im Gehirn von Alzheimer-Patienten am genauesten widerspiegelt. Wir haben dieses 3D-Modell vor zehn Jahren entwickelt und verfügen nun über Daten, die darauf hindeuten, dass es die Medikamentenforschung beschleunigen könnte“, sagte der Co-Autor der Studie, Dr. Do Young Kim von der neurologischen Abteilung des Massachusetts General Hospital.
Gemeinsam gegen Alzheimer
Die Studie wurde durch eine Zusammenarbeit zwischen Neurowissenschaftlern und Systemwissenschaftlern ermöglicht, die sich zum Ziel gesetzt hat, die Behandlung der Alzheimer-Krankheit (AD) zu verbessern. Ein großes Problem der AD-Forschung waren jahrzehntelang die Einschränkungen bei der Verwendung von Mausmodellen, da diese die beim Menschen vorkommenden Amyloid-Plaques und andere Krankheitsmerkmale nicht reproduzieren.
„Wir stehen vor einer grundlegenden Herausforderung: zu verstehen, welche Muster die Komplexität der Alzheimer-Krankheit im menschlichen Gehirn wirklich erfassen“, sagte Studien-Co-Autor Dr. Winston Hyde vom BIDMC. „Indem wir den Fokus von einzelnen Genen auf biologische Prozesse verlagert haben, haben wir ein System geschaffen, das unsere Herangehensweise an die Arzneimittelforschung und -prüfung verändert.“
Neue algorithmische Plattform
Die Forscher entwickelten eine innovative Plattform zur Pathway-Aktivitätsanalyse (IPAA), um zu ermitteln, welche Modelle die funktionellen Veränderungen bei Alzheimer am besten widerspiegeln und wichtige Signalwege für die Arzneimittelentwicklung identifizieren. In der Studie identifizierten sie 83 dysregulierte biologische Signalwege, die in Gehirnproben verstorbener Alzheimer-Patienten und in 3D-Zellmodellen häufig vorkommen.
Einer der untersuchten Signalwege war die p38 MAPK (Mitogen-aktivierte Proteinkinase). Mithilfe eines p38 MAPK-Inhibitors, der zuvor noch nicht an Alzheimer-Patienten getestet worden war, konnten die Forscher die pathologischen Veränderungen bei Alzheimer in einem Labormodell deutlich reduzieren. Dies unterstreicht das Potenzial des Inhibitors für klinische Studien.
Skalierung und Beschleunigung der Arzneimittelentwicklung
Das Alzheimer-in-a-Dish-Modell ermöglichte es Forschern in Kombination mit dem IPAA-Algorithmus, mehrere Medikamente gleichzeitig zu testen. Hunderte zugelassene Medikamente und Naturstoffe wurden bereits getestet, was den Weg für klinische Studien ebnet.
„Wir verfügen jetzt über ein System, mit dem wir nicht nur neue Medikamente schnell testen, sondern auch vorhersagen können, welche am wirksamsten sein werden“, sagte Dr. Rudolph Tanzi, Direktor des McCance Center for Brain Health.
Die Zukunft der Forschung
Diese Fortschritte bringen die Medizin der Entwicklung wirksamer Medikamente gegen Alzheimer näher und beschleunigen deren Einführung bei Patienten. Neue Ansätze, die fortschrittliche Modellierungstechnologien und algorithmische Analytik kombinieren, versprechen deutliche Fortschritte im Kampf gegen diese komplexe Krankheit.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht.