User Story: Von Ratten, Schweinen und Menschen

Grundlagenforschung in Tiermodellen bildet einen wesentlichen Meilenstein auf dem Weg zu innovativen medizinischen Behandlungsmöglichkeiten. Aus guten Gründen können klinische Tests an Menschen nur beginnen, wenn der Ansatz in präklinischen Experimenten ausreichend getestet und validiert wurde. Die Übersetzung einer Behandlungsidee von einer Spezies in eine andere ist jedoch mit Herausforderungen verbunden. Die Hindernisse reichen dabei von subtilen Variationen physiologischer Details bis hin zu großen anatomischen Unterschieden.

 

Eine aktuelle Studie eines Teams von Wissenschaftlern von Galvani Bioelectronics (einem Joint Venture der Alphabet-Tochter Verily Life Sciences und des britischen Pharmaunternehmens GlaxoSmithKline) zeigt eindrucksvoll, welche Anstrengungen bei der Translation eines therapeutischen Ansatzes von Ratten zu Menschen erforderlich sind.

Das Team ging von dem Befund aus, dass die Blockierung eines bestimmten Nervs (des Carotissinusnervs – CSN) durch hochfrequente elektrische Stimulation die Insulinsensitivität und Glukosetoleranz bei Ratten wiederherstellen kann. Beide Symptome sind Kennzeichen für eine sich entwickelnde Typ-2-Diabetes. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Neuromodulation dieses Nervs die Krankheit verhindern oder sogar rückgängig machen könnte, was zweifellos einen großen medizinischen Erfolg darstellen könnte.

Um zu untersuchen, ob dieser Ansatz auch für Menschen funktionieren könnte, beschlossen die Autoren, ihn zunächst auf Schweine zu übertragen. Diese Tiere haben viel mit dem Menschen gemein, sowohl in Bezug auf die Dimensionen als auch auf die Physiologie. Bei Schweinen musste das Team allerdings zuerst den CSN-Nerv finden und charakterisieren. Seine Anatomie und Funktion waren noch nicht gut charakterisiert. Es stellte sich aber heraus, dass er viele Gemeinsamkeiten mit dem menschlichen Nerv hat.

Um den Nerv sanft aber effektiv zu stimulieren, wählten die Autoren bipolare CorTec Cuff Elektroden. Um sie an Ort und Stelle zu sichern und eine gute Leitung und geringe Stromverteilung an den Enden zu gewährleisten, verwendeten sie einen kleinen aber effektiven Trick: sie klebten sie  mit Fibrinkleber fest.

 

Anschließend identifizierte das Team eine elektrophysiologische Nervenreaktion, die als Marker für der funktionellen Übertragung dienen könnte und testeten, ob sie diesen durch Hochfrequenzstimulation blockieren konnten. Dabei griffen sie auf eine Atemreaktion zurück, die durch elektrische Stimulation oder durch NaCN-Injektion induziert werden konnte. Tatsächlich erwies sich die hochfrequente CSN-Stimulation als wirksam bei der Blockierung der physiologischen Reaktion, sowohl nach elektrischer als auch nach chemischer Induktion.

Die erfolgreiche Etablierung dieses neuen Tiermodells eröffnet nun die Möglichkeit, auch diabetesbedingte Signale über denselben Nerv zu modulieren. Damit ist die Vision einer kausalen Behandlung von Diabetes auf dem langen Weg zu einer möglichen klinischen Realität einen Schritt nähergekommen.

 

Literatur:

Fjordbakk CT, Miranda JA3, Sokal D, Donegà M, Viscasillas J, Stathopoulou TR, Chew DJ, Perkins JD:

Feasibility of kilohertz frequency alternating current neuromodulation of carotid sinus nerve activity in the pig.

Sci Rep. 2019 Dec 2;9(1):18136. doi: 10.1038/s41598-019-53566-8.

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