Neue Hoffnung bei Alzheimer: fortschrittliche Hirnbildgebung mit fluoreszierenden Sensoren und Exosomen

BerlinWissenschaftler verbessern Methoden, das Gehirn bei Alzheimer zu untersuchen. Neue fluoreszierende Sensoren könnten eine lebendige Gehirnbildgebung ohne Operation ermöglichen. Diese Sensoren sind in der Lage, Neurotransmitterspiegel zu erkennen, was bei der Diagnose neurodegenerativer Krankheiten wie Alzheimer hilft.

Hauptpunkte dieser Entwicklung:

• Die schützende Blut-Hirn-Schranke (BHS) stellt eine Herausforderung für die Lieferung von Sensoren dar.
• Fluoreszierende Sensoren können kleine Moleküle wie Adenosintriphosphat (ATP) nachweisen.
• Die Verkapselung in Exosomen ermöglicht es den Sensoren, die BHS effizient zu passieren.

Yi Lu und sein Team haben eine innovative Methode zur Bereitstellung dieser Sensoren entwickelt. Sie platzieren ATP-Aptamer-Sensoren in Exosomen, die aus Gehirnzellen entnommen werden. Exosomen sind winzige Vesikel, die problemlos die Blut-Hirn-Schranke durchdringen können.

Bei Labortests durchdrangen Sensoren, die von Exosomen transportiert wurden, die Endothelzellschicht viermal effizienter als herkömmliche Methoden. Diese Sensoren leuchteten auf, sobald sie sich an ATP in Gehirnzellen anhefteten, was zeigt, dass sie ATP-Level in Echtzeit effektiv messen können.

Forscher testeten diese Methode an Mäusen mit Alzheimer. Sie injizierten Sensoren entweder in Exosomen oder direkt in den Körper. Sensoren ohne Exosomen verblieben meist im Blut, in der Leber, den Nieren und der Lunge. Sensoren in Exosomen hingegen sammelten sich im Gehirn. Dies zeigt, dass Exosomen für die gezielte Lieferung von Sensoren ins Gehirn effektiver sind.

Die von Exosomen übertragenen Sensoren entdeckten niedrige ATP-Werte in wichtigen Hirnregionen wie dem Hippocampus, dem Kortex und dem Subiculum. Diese niedrigen ATP-Werte in den genannten Bereichen weisen auf das Vorliegen von Alzheimer hin.

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Diese Fortschritte könnten bei der besseren Diagnose und Behandlung von Alzheimer helfen. Mit der Weiterentwicklung der Technik könnte sie auch verwendet werden, um weitere wichtige Gehirnchemikalien zu entdecken. Dies würde das Verständnis verschiedener Hirnerkrankungen fördern und gezielte Behandlungen ermöglichen.

Das ist spannend, da es Echtzeit-Bildgebung ermöglicht. Die bisher verwendeten Methoden erfordern oft invasive Eingriffe oder künstliche Bestandteile, die die Blut-Hirn-Schranke schwer überwinden können. Diese neue Methode hingegen verwendet natürliche Komponenten und ist somit sicherer und effizienter.

Diese Forschung wurde von den U.S. National Institutes of Health (NIH), der Welch Foundation, dem NIH Chemistry-Biology Interface Training Program der University of Illinois Urbana-Champaign und einem Stipendium der National Science Foundation für Graduiertenforschung finanziert.

Diese Forschung könnte unser Verständnis der Gehirngesundheit revolutionieren. Die Echtzeitmessung von Neurotransmitterspiegeln könnte uns helfen, Probleme frühzeitig zu erkennen und Behandlungen zu verbessern. Es ist faszinierend, dass Sensoren in Exosomen verpackt die Blut-Hirn-Schranke überwinden können, was bisher die Bildgebung des Gehirns erschwert hat.

Fluoreszenzsensoren innerhalb von Exosomen sind nützlich für die Alzheimerforschung. Sie bieten eine nicht-invasive Methode, um wichtige Chemikalien im Gehirn zu messen. Dies könnte zu neuen Wegen führen, neurodegenerative Krankheiten zu diagnostizieren und zu behandeln.