Symptome des Down-Syndroms bei Mäusen kuriert

Forscher haben erstmals schwerwiegende Symptome des Down-Syndroms bei Mäusen kuriert: Die Injektion eines Wirkstoffs direkt nach der Geburt ließ ihr Kleinhirn normal wachsen und auch die durch das Down-Syndrom verursachten Lerndefizite wurden durch diese Behandlung ausgeglichen. Ob dies auch beim Menschen funktioniert, muss aber erst noch getestet werden, betonen die Wissenschaftler im Fachmagazin „Science Translational Medicine“.

Das Down-Syndrom, auch als Trisomie 21 bezeichnet, entsteht durch einen Fehler bei der Zellteilung. Statt wie normal zwei Exemplare des 21. Chromosoms tragen Down-Patienten ein drittes zusätzliches in ihren Zellen. In Deutschland wird etwa eines von 500 Kindern mit diesem Erbgutfehler geboren, das Risiko steigt mit zunehmendem Alter der Mutter. Weil durch das überzählige Chromosom die Balance der genetischen Steuerung gestört ist, entwickelt sich unter anderem auch das Gehirn dieser Kinder nicht normal. Körperliche und geistige Behinderungen sind die Folge. Das Kleinhirn der meisten Menschen mit Down-Syndrom erreicht beispielsweise nur etwa 60 Prozent der üblichen Größe.

Ersatz für fehlenden Wachstumsfaktor

Aus vorhergehenden Studien war bekannt, dass das verringerte Wachstum des Kleinhirns auch auf eine zu geringe Produktion eines bestimmten Wachstumsfaktors zurückgehen könnte. Dieser Faktor, „Sonic Hedgehog“ genannt, regt normalerweise die Zellen des Kleinhirns zur Teilung und damit zum Wachstum an. Das brachte Roger Reeves von der Johns Hopkins University School of Medicine und seine Kollegen auf eine Idee: Vielleicht lässt sich das Wachstumsdefizit des Kleinhirns beim Down-Syndrom ausgleichen, wenn man einen Wirkstoff verabreicht, der dieses Defizit ausgleicht.

Um das zu testen, führten die Forscher Untersuchungen mit einem Mäusestamm durch, der ähnlich wie bei der Trisomie 21 zusätzliche Kopien von einem Großteil der Gene auf dem 21. Chromosom trägt. Die Nager weisen dadurch auch Eigenschaften auf, die mit denen von Menschen mit Down-Syndrom vergleichbar sind: Die Entwicklung ihres Kleinhirns ist beeinträchtigt und sie haben Schwierigkeiten mit dem Lernen und Gedächtnis. Das spiegelt sich in den Leistungen der Mäuse in einem Wasserlabyrinth wider: Sie können sich im Gegensatz zu Vergleichstieren den Weg zu einer rettenden Plattform schlecht einprägen.

Kleinhirn einer Maus © Reeves et al.

Defizite in Kleinhirngröße und Gedächtnis ausgeglichen

Diesen „Down-Mäusen“ injizierten die Forscher nun direkt nach der Geburt einmalig den Wirkstoff. Zu diesem Zeitpunkt ist ihr Kleinhirn noch dabei, sich zu entwickeln. Tatsächlich zeigte sich eine Wirkung: „Wir konnten das Wachstum des Kleinhirns bei diesen Mäusen völlig normalisieren – mit nur dieser einen Injektion“, berichtet Reeves. Als die so behandelten Mäuse ausgewachsen waren, hatte ihr Kleinhirn die normale Größe und Struktur. Aber zeigte sich diese normalisierende Wirkung auch in Bezug auf die geistigen Leistungen und das Verhalten der Mäuse?

Um das zu prüfen, setzten die Forscher die behandelten Mäuse ebenfalls in ein Wasserlabyrinth. Wie sich zeigte, konnten sich die mit dem Wirkstoff behandelten Down-Mäuse nun ähnlich gut zurechtfinden wie gesunden Kontrolltiere. „Wir hatten solch eine intensive Auswirkungen auf Lernen und Gedächtnis gar nicht erwartet, weil diese Funktionen eigentlich vom Hippocampus gesteuert werden und nicht vom Kleinhirn“, sagt Reeves. Die Forscher vermuten aber, dass durch die bessere Entwicklung des Kleinhirns die Zusammenarbeit beider Hirnregionen besser funktioniert und dadurch die Leistungssteigerung entsteht.

„Kein Allheilmittel“

Reeves und seine Kollegen warnen nun allerdings vor zu großen Erwartungen: Das Konzept sei noch in einer frühen Entwicklungsphase. Sie wollen erst herausfinden, warum die Substanz den Entwicklungsprozess des Gehirns verändert. Bevor man daraus ein Medikament entwickeln kann, müsse außerdem abgeklärt werden, ob nicht unerwünschte Effekte auftreten.

Außerdem lassen sich vermutlich nicht alle kognitiven Defizite beim Menschen durch den Wirkstoff beseitigen, gibt Reeves zu bedenken: „Down-Syndrom ist sehr komplex, keiner sollte daher glauben, dass wir hier ein Allheilmittel haben, dass alles wieder normalisieren kann“, betont der Forscher. „Dafür werden mehrere Ansätze nötig sein.“ (Science Translational Medicine, 2013, doi: 10.1126/scitranslmed.3005983)

(Johns Hopkins Medicine, 05.09.2013 – MVI/NPO)