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Neuer Mechanismus schützt vor Krebs und Epilepsie

Das Signalprotein MTOR (Mechanistic Target of Rapamycin) ist ein Sensor für Nährstoffe wie Aminosäuren und Zucker. Wenn genügend Nährstoffe zur Verfügung stehen, kurbelt MTOR den Stoffwechsel an. Fehler in seiner Aktivierung führen jedoch zu ernsten Krankheiten wie Krebserkrankungen, die mit übermäßiger Stoffwechselaktivität, Zellwachstum und -ausbreitung einhergehen. Auch Fehlentwicklungen des Nervensystems, die zu Schwierigkeiten in der Reizverarbeitung, Verhaltensstörungen und Epilepsie führen, können die Folge sein, wenn MTOR fehlgeschaltet ist.

Um Fehler in der Signalverarbeitung zu verhindern, kontrolliert die Zelle seine Aktivität sehr genau. Dies geschieht durch Proteinhemmer, wie dem TSC Komplex. Dieser sitzt gemeinsam mit MTOR an kleinen Strukturen in der Zelle, den sogenannten Lysosomen und hält ihn in Schach.

Forscherteams der Universität Innsbruck und des DKFZ erforschten nun, auf welche Weise der TSC Komplex an Lysosomen bindet. Sie entdeckten, dass die G3BP Proteine (Ras GTPase-activating protein-binding protein) zusammen mit dem TSC Komplex an Lysosomen sitzen. Dort bilden die G3BP Proteine einen Anker, der dafür sorgt, dass der TSC Komplex an die Lysosomen binden kann. Diese Ankerfunktion spielt in Brustkrebszellen eine entscheidende Rolle. Ist die Menge von G3BP Proteinen vermindert, so führt dies zu einer erhöhten MTOR Aktivität und steigert die Ausbreitung der KrebszellenG3BP-Eiweißstoffe könnten daher Marker sein, um personalisierte Therapien zu entwickeln und die Effizienz von Medikamenten, die MTOR hemmen, zu verbessern.

Im Zebrafisch beobachteten die Forschenden Störungen der Gehirnentwicklung, ähnlich einer Epilepsie beim Menschen, wenn G3BP fehlt. Man hofft deshalb, dass Patienten mit neurologischen Erkrankungen, bei denen die G3BP Proteine fehlerhaft sind, ebenfalls von MTOR-gerichteten Wirkstoffen profitieren können.

Referenzen:
Universität Innsbruck; Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg
G3BPs tether the TSC complex to lysosomes and suppress mTORC1 signaling; Cell 2021; https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.024

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„Wettervorhersage“ über epileptische Anfälle

Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Methode entwickelt, um epileptische Anfälle frühzeitig vorhersagen zu können. Bisher gelang das nur mit mäßigem Erfolg. Das zwingt die Betroffenen täglich Medikamente zur Hemmung der neuronalen Erregbarkeit einzunehmen, die mit einer Vielzahl an möglichen Nebenwirkungen einhergehen. Manchmal werden auch neurochirurgische Eingriffe durchgeführt, um den epileptischen Fokus, das heißt den Ausgangspunkt der Gehirnanfälle, zu entfernen.  

Die epileptische Aktivität kann anhand der elektrischen Aktivitätsdaten im Gehirn gemessen werden, die mittels Elektroenzephalographie aufgezeichnet werden. Diese Daten können verwendet werden, um interiktale Entladungen zu identifizieren – flüchtige Entladungen, die zwischen den Anfällen auftreten, diese jedoch nicht unmittelbar auslösen. Zudem wiederholen sich epileptische Anfälle in Clustern und Zyklen. Um festzustellen, ob die interiktalen Entladungen diese Zyklen erklären können, zeichneten nun im Hirn von Patienten implantierte Geräte die Hirnaktivitäten während mindestens sechs Monaten auf. Anhand einer ausgeklügelten statistischen Analyse erlauben diese Aufzeichnungen jetzt eine zuverlässige, mehrtägige Vorhersage eines möglichen nächsten Anfalls.

Dank der Methode konnte ein Phänomen nachgewiesen werden, das als «proiktaler Zustand» bekannt ist, in dem eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass ein Anfall auftritt.  So wie sich Regen bei Auftreten bestimmter Wettersituationen vorhersagen lässt. Anhand von Daten zur Gehirnaktivität, die über Zeiträume von mindestens sechs Monaten erfasst wurden, war die Anfallsprognose bei zwei Dritteln der Patienten aussagekräftig. Der Analyseansatz ermöglicht die Übertragung von Daten in Echtzeit auf einen Server und zwar mit einem Gerät, das so klein ist, dass es direkt in die Hirnschale implantiert werden kann.

Referenzen:
Universität Bern, Universität Genf, University of California

Forecasting seizure risk in adults with focal epilepsy: adevelopment and validation study. The Lancet Neurology, December 17, 2020, https://doi.org/10.1016/S1474-4422(20)30414-2

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