Testmodell

Hirnsignale für Wirkstoff-Screening

Gesunde Vielfalt im Gehirn

Während bei den gesunden Zebrafischlarven vielschichtige lokale Hirnaktivitätsmuster aufgezeichnet wurden, waren diese bei den Larven mit Gendefekt viel einfacherer Natur. Das entspricht Beobachtungen am Menschen, wonach Hirnströme bei Patienten mit Parkinson oder Schizophrenie weniger komplex sind. Je vielschichtiger Nervenzellen miteinander kommunizieren, desto gesünder scheint das Gehirn.

Wenn es nun gelänge, mit Wirkstoffen die Komplexität von Hirnsignalen zu erhöhen und dies als therapeutisches Ziel zu definieren, hätte man endlich einen Messparameter direkt aus dem Gehirn, um Wirkungen und Nebenwirkungen chemischer Substanzen zu bewerten, ist Yanik überzeugt. Das wäre in der Arzneimittelforschung ein großer Fortschritt.

Die Versuche von Yaniks Arbeitsgruppe sind ein vielversprechender Schritt in diese Richtung. Denn die Wissenschaftler haben in ihrem Testmodell auch gezeigt, wie 31 pharmakologische Substanzen die Hirnströme beeinflussen und dass sich bei einigen Wirkstoffen tatsächlich die Komplexität der Hirnaktivitätsmuster verbessert. Ihr neues, auf Hirnsignalen basierendes Modell haben die Forscher mit einem verbesserten Verhaltenstest validiert.

Hochdurchsatz für die Pharmaindustrie

Doch lassen sich die Ergebnisse zur Hirnaktivität von Zebrafischlarven auf Menschen übertragen? „Obwohl die Hirnanatomie zwischen Mensch und Zebrafisch sehr verschieden ist, gibt es aus biophysikalischer Sicht Ähnlichkeiten. Die elektrischen Signale, die von Nervenzellen gebildet werden, sind ein sehr grundlegender Parameter“, sagt Yanik. Wenn Medikamente, die heute schon Menschen helfen, auch bei diesen Larven wirken, spreche das dafür, dass dieses Modell auch Krankheiten am Menschen abbilden könne. Somit sei eine Übertragbarkeit zumindest teilweise möglich.

Ihr Testmodell haben die Wissenschaftler so weit entwickelt, dass es sich auch für Hochdurchsatz-Screening eignet. Yanik will somit nicht weniger als einen neuen Weg in der pharmazeutischen Forschung anregen, um schon beim Wirkstoff-Screening Wirkungen und Nebenwirkungen am Gehirn miteinzubeziehen. (ETH Zürich, red)

 

Literatur:

Eimon PM, Ghannad-Rezaie M, De Rienzo G, Allalou A, Wu Y, Gao M, Roy A, Skolnick J, Yanik MF: Brain activity patterns in high-throughput electrophysiology screen predict both drug efficacies and side effects. Nature Communications 2018, 9: 219. DOI: 10.1038/s41467-017-02404-4.