Gelähmte Maus läuft wieder – dank Mini-Robotern

Das Rückenmark ist die zentrale Datenautobahn des Körpers. Ist sie durchtrennt, sind die Folgen verheerend: Nervenzellen wachsen von Natur aus kaum nach, und Narbengewebe blockiert die Regeneration zusätzlich. Bisherige Behandlungen mit implantierten Elektroden und Stammzellen können zwar etwas Bewegung zurückbringen, scheitern aber oft daran, dass die Zellen nicht richtig anwachsen oder absterben.

Forscher der ETH Zürich, einer der weltweit führenden technischen Hochschulen, haben nun einen völlig neuen Ansatz entwickelt, den sie im Fachjournal Nature Materials vorstellen. Sie kombinieren therapeutische Stammzellen mit sogenannten Nanopartikeln – das sind winzige Teilchen, die auf Magnetfelder reagieren. Diese Partikel werden mit einer speziellen Hülle versehen, die die magnetische Energie in elektrische Signale umwandelt.

In einer Petrischale vermischen die Forscher diese Nanopartikel mit Stammzellen, die aus einer Hautprobe des Patienten gewonnen wurden. Nach etwa 30 Minuten verbinden sich die Zellen mit den Partikeln zu sogenannten „NPCBots“ – miniaturisierten Zell-Robotern. Millionen dieser Einheiten werden dann in den Körper injiziert und mit einem Magnetfeld präzise zur verletzten Stelle im Rückenmark gelenkt.

Dort angekommen, geben die Nanopartikel elektrische Impulse ab, die die Stammzellen dazu anregen, sich in funktionsfähige Nervenzellen zu verwandeln und die beschädigte Brücke neu aufzubauen. Getestet wurde die Methode zunächst an Zebrafischen, deren Rückenmark sich von Natur aus regenerieren kann – mit schnellen und deutlichen Verbesserungen.

Der entscheidende Test aber gelang an Mäusen mit komplett durchtrenntem Rückenmark. Nach 28 Tagen waren die Nervenfasern an beiden Enden der Trennstelle wieder zusammengewachsen. Die behandelten Mäuse zeigten zunehmend normale Bewegungsmuster: Ihr Gang, ihre Schrittlänge, ihre Koordination und ihr Erkundungsverhalten verbesserten sich deutlich. Die Behandlung wurde gut vertragen, es gab keine Nebenwirkungen oder Abstoßungsreaktionen.

Bis zur Anwendung am Menschen sind noch weitere Tests nötig, vor allem um mögliche Langzeitfolgen auszuschließen. Die Forscher hoffen, dass sich die Nanopartikel nach ihrer Arbeit im Körper auflösen oder ausgeschieden werden. „Zusätzlich zu vielen klinischen Aspekten müssen wir zunächst testen, welche Magnetfelder beim Menschen am besten wirken und wie lange die optimale Stimulation dauert“, erklärt Studienleiter Hao Ye. Sollte die Methode auf den Menschen übertragbar sein, würde sie die Behandlung von Rückenmarksverletzungen grundlegend verändern.