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Wie kann es in einer Megametropole mit 100 Billionen Kreuzungen und ohne Ampeln nie zu Unfällen kommen? Genau dies geschieht in einem gesunden Gehirn: Die Kreuzungen sind die Synapsen, der Verkehr läuft über biochemische Impulse – und das Ganze ist perfekt aufeinander abgestimmt. Doch wenn der Straßenbelag an immer mehr Kreuzungen plötzlich Schlaglöcher bekommt, entsteht ein ganz anderes Bild: Es spiegelt den Zustand der Alzheimer-Demenz (AD) wider, einer degenerativen neurologischen Erkrankung, die 60 bis 89 % aller Demenzpatienten betrifft.

In den USA leiden 5,3 Millionen Menschen unter AD. 95 % von ihnen sind 65 Jahre oder älter. Laut der Alzheimer-Gesellschaft in Chicago erkrankt in den USA alle 70 Sekunden ein Mensch an dieser Form der Demenz. In Deutschland wird sich die Zahl der Alzheimer-Patienten nach einer Studie des Fritz-Beske-Instituts für Gesundheits-System-Forschung in Kiel von derzeit 1,1 auf 2,2 Millionen im Jahr 2050 verdoppeln. Auch für andere Regionen sind die Aussichten nicht besser. 2005 veröffentlichte die medizinische Fachzeitschrift Lancet Forschungsergebnisse, die besagen, dass es in Lateinamerika und Afrika bis 2040 einen Anstieg der Demenz-Fälle um 235 bis fast 400 % geben wird. In Indien, China und dem Großteil Asiens wird der Anstieg 314 bis 336 % betragen. „Wir schätzen, dass derzeit 24 Millionen Menschen an Demenz leiden“, so die Autoren, „und dass sich diese Zahl alle 20 Jahre verdoppeln wird – auf 42 Millionen bis 2020 und 81 Millionen bis 2040.“

Angesichts dieser düsteren Prognosen werden alle Anstrengungen unternommen, mehr über die heimtückische Krankheit sowie ihre Diagnose und Behandlung herauszufinden. So auch am modernen Forschungszentrum für molekulare Bildgebung und Biomarker im kalifornischen Culver City. Hier arbeitet ein Team unter der Leitung von Dr. Hartmuth Kolb an der Entwicklung von Molekülen, die bei einer Positronen-Emissions-Tomographie (PET) AD-Indikatoren finden und sichtbar machen können.

Eine besonders heiße Spur verfolgt Kolbs Team bei zwei Schlüsselmolekülen, die mit AD in Verbindung stehen: die Beta-Amyloid-Plaques, die sich im Gehirn von AD-Patienten bilden, und die neurofibrillären Bündel (NFT). Beta-Amyloid-Oligomere und Fasern – die Bestandteile der Plaques – bilden sich aus dem Amyloid-Vorläufer-Protein (APP), das für Wachstum und Reparatur von Neuronen wichtig ist. Bei gesunden Patienten sollten diese Proteine im Gehirn nicht eigenständig vorkommen. Bei AD jedoch wird APP in Fragmente gespalten. Es entsteht Beta-Amyloid, aus dem sich die Ablagerungen bilden.

Eine weitere Veränderung bei AD ist die Umwandlung des Tau-Proteins, das an der Bildung des Zellskeletts der Nervenzellen und am Zelltransport beteiligt ist. Bei einer Alzheimer-Demenz ist es abnorm phosphoryliert, wodurch Faserbündel entstehen, die die NFT bilden. Die normale Funktion des Tau-Proteins wird damit unterbunden, und die Neuronen sterben ab.

In den vergangenen zwei Jahren hat Kolbs Team einen Fluor-18-Marker entwickelt, der sich an Beta-Amyloid-Plaques anlagert. Wird er einem Alzheimer-Patienten injiziert, sammelt er sich in den Plaques und macht sie beim PET-Scan sichtbar. Damit wird dieses pathologische Kennzeichen von AD objektiv nachgewiesen. Der Marker befindet sich gerade in der Frühphase klinischer Tests und „wird auf seine Sicherheit für den menschlichen Organismus überprüft sowie mit anderen Beta-Amyloid-Markern verglichen“, sagt Kolb.

Den AD-Wissenschaftlern geht es vor allem darum, die Krankheit zu erkennen und behandeln zu können, bevor sie irreversible Schäden verursacht. Dass die Untersuchung von Beta-Amyloid-Plaques alle Antworten liefern wird, sehen die Forscher allerdings inzwischen skeptisch. „Neue Studien weisen darauf hin, dass die Menge der Ablagerungen nichts über den Erkrankungsgrad aussagt“, erklärt Kolb. „Es könnte nur eine Nebenerscheinung sein.“ Deshalb hat Kolb seinen Fokus auf das Tau-Protein verlagert. „Wir vermuten, dass Tau ein eindeutigerer diagnostischer Indikator sein könnte als die Beta-Amyloid-Plaques“, fährt Kolb fort. „Ob dies so ist, wird klarer werden, wenn wir einen Marker entwickelt haben, der sich mit dem Tau-Protein verbindet, sodass wir es sichtbar machen können.“ Ein solcher radioaktiver Marker wird gerade an Proben von Alzheimer-befallenen Gehirnen getestet. Eine verbesserte Version soll später für klinische Tests zur Verfügung stehen.

Entwicklungsbeschleuniger. Unabhängig davon, an welchen Biomarkern Kolb und seine Kollegen gerade arbeiten, Siemens ist immer ein gefragter Partner von Pharmafirmen, wenn es darum geht, die Wirkung ihrer neuesten biochemischen Verbindungen zu testen. Die Gründe liegen auf der Hand: Siemens ist nicht nur führend bei den bildgebenden Verfahren mit Biomarkern, sondern ebenso bei den entsprechenden Geräten, ob PET, Computer- oder Magnetresonanz-Tomographen. Mit der Kombination dieser molekularen und anatomischen Bildgebungsverfahren können Forscher Krankheitsherde sowohl lokalisieren als auch funktionelle Details sichtbar machen. Dies wird die Entwicklung von Arzneimitteln beschleunigen. „In dem Moment, wo wir einen Marker präzise abbilden können“, erklärt Kolb, „können wir auch die Wirkung eines Medikaments überprüfen.“

Bei den klinischen Tests zur Untersuchung neuer biochemischer Verbindungen erfahren die Forscher zudem immer mehr über die Unterschiede zwischen gesunden und von Alzheimer befallenen Gehirnen. AD löst nicht nur bekannte anatomische Veränderungen wie ein dramatisches Schrumpfen des Gehirns und enorme Zellverluste aus. Auch physiologische Veränderungen wie ein geringerer Glukosestoffwechsel und eine geringere Aktivität der Neurotransmitter sind die Folge. Sind diese Entwicklungen erst einmal genauer erforscht, können kleinste Veränderungen auch als frühe Warnsignale der Krankheit dienen.

Was genau die Alzheimer-Demenz auslöst und fortschreiten lässt, ist noch nicht klar. Bis diese Mechanismen gefunden sind, werden Ärzte nur Palliativbehandlungen durchführen können. „Ich denke, man wird herausfinden, dass Alzheimer durch eine Kombination aus Beta-Amyloid-Plaques und hyperphosphoryliertem Tau-Protein sowie deren Vorläufern vorangetrieben wird“, meint Kolb. „Wenn das tatsächlich so ist, werden wir auch Möglichkeiten zur Früherkennung finden und die Krankheit in etwa zehn Jahren verlangsamen oder sogar stoppen können.“