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forschen, heilen / 12.05.2021
Zu wenig Zucker bei schwerer Multipler Sklerose?

Forschende des Berliner ECRC sind gemeinsam mit einem Team aus den USA und Kanada auf ein Zuckermolekül gestoßen, dessen Konzentration im Blut von Patient*innen mit besonders schwerer Multipler Sklerose verringert ist. Wie sie im Fachblatt „JAMA Neurology“ berichten, könnte ihre Entdeckung eine neue Therapieoption eröffnen.

Die Multiple Sklerose, kurz MS, äußert sich bei jedem Menschen etwas anders. Man nennt sie daher auch die Krankheit der tausend Gesichter. Ein besonders düsteres Gesicht trägt die MS bei Patient*innen, die an der chronisch fortschreitenden Verlaufsform erkrankt sind. Denn anders als bei der häufigeren schubförmigen Variante, bei der die Betroffenen oft monate- oder gar jahrelang beschwerdefrei sind, verschlechtert sich der Zustand der Patient*innen bei der auch als progredient bezeichneten Form der MS kontinuierlich.

Die schlecht isolierten Nervenzellen sterben ab

Heutige Therapieansätze gehen davon aus, dass ein fehlgesteuertes Immunsystem irrtümlich die Myelinschicht der Nervenzellen angreift. Dabei handelt es sich um eine isolierende Schutzhülle, die die langen Ausläufer der Zellen, die Axone, umgibt. „Bei der progredienten MS kommt es zu vermehrten neurodegenerativen Prozessen. Dadurch sterben immer mehr Nervenzellen im Gehirn und im Rückenmark ab“, erläutert Dr. Alexander Brandt, Erstautor der jetzt in der Fachzeitschrift „JAMA Neurology“ veröffentlichten Studie. „Die genauen Ursachen für diese Variante der Erkrankung sind jedoch noch immer unbekannt.“ Das US-amerikanische National Institute of Allergy and Infectious Disease, das National Center for Complimentary and Integrative Health sowie das deutsche Exzellenzcluster NeuroCure förderten die Studie.

Nun hofft Dr. Brandt zusammen mit Professor Friedemann Paul vom Experimental and Clinical Research Center (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), sowie elf weiteren Forschenden aus Berlin, Irvine und Toronto, etwas mehr Licht ins Dunkel gebracht zu haben. Wie das Team in seiner Studie berichtet, könnte der Einfachzucker N-Acetylglucosamin, kurz GlcNAc genannt, eine wichtige Rolle bei der Entstehung der progredienten MS spielen. Im Organismus ist GlcNAc gemeinsam mit anderen Zuckermolekülen kettenartig an Proteine auf der Zelloberfläche gebunden. Dieser als Glykosylierung bekannte Mechanismus kontrolliert über eine Verzweigung dieser Zuckerketten diverse Zellfunktionen.

Das Zuckermolekül konnte als ein Biomarker dienen

„Wir haben 120 Probandinnen und Probanden aus Irvine untersucht und konnten zeigen, dass bei dieser besonders schweren Form der Erkrankung deutlich geringere Konzentrationen an N-Acetylglucosamin im Blutserum vorliegen als bei gesunden Menschen oder Patientinnen und Patienten mit schubförmiger MS“, sagt Brandt. Zum Zeitpunkt der Untersuchungen leitete der Mediziner das „Translational Neuroimaging Laboratory“ in Pauls Arbeitsgruppe für Klinische Neuroimmunologie der Charité. Inzwischen ist Brandt als Dozent für Neurologie zur School of Medicine der University of California in Irvine (UCI) gewechselt, bleibt der Charité aber weiterhin als Gastwissenschaftler erhalten.

„In einer weiteren Untersuchung von 180 Patientinnen und Patienten mit schubförmiger oder progredienter MS aus Berlin haben wir zudem festgestellt, dass niedrige Serumspiegel von GlcNAc mit einem progressiven Krankheitsverlauf, klinischer Behinderung und Neurodegeneration assoziiert sind“, ergänzt der korrespondierende Autor der Studie, Professor Michael Demetriou von der UC Irvine. „Dies eröffnet neue potenzielle Wege, um Erkrankte mit einem erhöhten Risiko für einen progredienten Verlauf frühzeitig zu identifizieren und ihre Therapie entsprechend anzupassen.“

Therapiestudien am Menschen sind in Planung

Bereits im Herbst 2020 hatten Brandt, Demetriou und weitere Forschende um den damaligen Erstautor Dr. Michael Sy von der UC Irvine im „Journal of Biological Chemistry“ berichtet, dass sie GlcNAc säugenden Mäusen verabreicht hatten. Die Tiere gaben den Zucker, der übrigens auch in der menschlichen Muttermilch enthalten ist, an ihre Nachkommen weiter. Dies stimulierte die primäre Myelinisierung der Nervenzellausläufer bei den Jungtieren. „In den Mäuseexperimenten konnten wir zudem beobachten, dass N-Acetylglucosamin die Vorläuferzellen des Myelins aktiviert und auf diese Weise sowohl die primäre Myelinisierung als auch die Reparatur von beschädigtem Myelin fördert“, sagt Brandt.

Die Forschenden hoffen daher, dass sich GlcNAc nicht nur als Biomarker für die progrediente MS eignet, sondern darüber hinaus eine neue Therapieoption eröffnen könnte. „Unsere Hoffnung ist es, dass wir mit GlcNAc und der verbundenen Glykosylierung die Myelinreparatur fördern und so die Neurodegeneration verringern“, sagt Brandt. In einer ersten gerade abgeschlossenen, aber noch unveröffentlichten Phase-I Studie mit rund 30 Proband*innen haben die Wissenschaftler*innen untersucht, ob eine Einnahme von GlcNAc in bestimmten Dosierungen sicher ist. Sollte sich dieses bestätigen, hofft das Forschungsteam, in weiteren Studien mögliche Effekte als MS-Therapie untersuchen zu können.

Das US-amerikanische National Institute of Allergy and Infectious Disease, das National Center for Complimentary and Integrative Health sowie das deutsche Exzellenzcluster NeuroCure förderten die Studie.

Weitere Informationen

Literatur

Alexander Brandt et. al. (2021): „Association of a Marker of N-Acetylglucosamine With Progressive Multiple Sclerosis and Neurodegeneration“, JAMA Neurology, DOI:10.1001/jamaneurol.2021.1116

Über das ECRC

Als gemeinsame Einrichtung von MDC und Charité fördert das Experimental and Clinical Research Center die Zusammenarbeit zwischen Grundlagenwissenschaftler*innen und klinisch Forschenden. Hier werden neue Ansätze für Diagnose, Prävention und Therapie von Herz-Kreislauf- und Stoffwechselerkrankungen, Krebs sowie neurologischen Erkrankungen entwickelt und zeitnah am Patienten eingesetzt. Die AG Klinische Neuroimmunologie unter Leitung von Prof. Dr. Friedemann Paul erforscht Ursachen und Therapien von autoimmun neuroinflammatorischen Erkrankungen wie Multiple Sklerose.

Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC)

 Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft gehört zu den international führenden biomedizinischen Forschungszentren. Nobelpreisträger Max Delbrück, geboren in Berlin, war ein Begründer der Molekularbiologie. An den MDC-Standorten in Berlin-Buch und Mitte analysieren Forscher*innen aus rund 60 Ländern das System Mensch – die Grundlagen des Lebens von seinen kleinsten Bausteinen bis zu organübergreifenden Mechanismen. Wenn man versteht, was das dynamische Gleichgewicht in der Zelle, einem Organ oder im ganzen Körper steuert oder stört, kann man Krankheiten vorbeugen, sie früh diagnostizieren und mit passgenauen Therapien stoppen. Die Erkenntnisse der Grundlagenforschung sollen rasch Patient*innen zugutekommen. Das MDC fördert daher Ausgründungen und kooperiert in Netzwerken. Besonders eng sind die Partnerschaften mit der Charité – Universitätsmedizin Berlin im gemeinsamen Experimental and Clinical Research Center (ECRC) und dem Berlin Institute of Health (BIH) der Charité sowie dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK). Am MDC arbeiten 1600 Menschen. Finanziert wird das 1992 gegründete MDC zu 90 Prozent vom Bund und zu 10 Prozent vom Land Berlin. www.mdc-berlin.de

Quelle: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC)

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