Molecular Imaging Network Zurich

Fingerabdruck der Multiplen Sklerose

Multiple Sklerose kann sehr unterschiedlich verlaufen. In einem Tandemprojekt wollen Wissenschaftler und Ärzte des Klinischen Forschungsschwerpunkts «Molecular Imaging Network Zurich» mit bildgebenden Verfahren und Mausmodellen herausfinden, warum das so ist. 

Marita Fuchs

Gewebeschnitt eines Mäusehirns mit Anzeichen von Multipler Sklerose: Die blaue Färbung markiert das Myelin, das die Nervenfasern umgibt. Die hellen Aussparungen der Färbung (im quadratischen Ausschnitt) veranschaulichen die fortschreitende Demyelinisierung der Nervenfasern. (Bild: (zVg.))

Allein in der Schweiz gibt es rund 10'000 Patienten mit Multipler Sklerose (MS). Die gefürchtete Krankheit kann sich durch Sehstörungen, Lähmungserscheinungen, Taubheitsgefühl, Doppelbilder und Schwindel bemerkbar machen. Ursache ist eine Autoimmunreaktion: Körpereigene Abwehrzellen schädigen plötzlich die Myelinscheiden um die Nerven im Rückenmark und im Gehirn. Die entstehenden entzündlichen Herde kann man nur mit bildgebenden Verfahren lokalisieren.

Was die Forschung bei MS kompliziert macht: Die Anzahl der entzündlichen Herde korreliert nur teilweise mit dem Krankheitsverlauf der Patienten. Aufnahmen des Hirns zeigen nur die akuten Entzündungen. Diejenigen Stellen, die bereits zuvor geschädigt wurden, sind nur schlecht zu erkennen. Die Entzündungen im Nervengewebe heilen in der Regel wieder ab, und die Myelinscheide kann sich teilweise regenerieren. Doch selten wird wieder die volle Funktionsfähigkeit erreicht, so dass die Nervenreizleitung beeinträchtigt bleibt.

Horizontales MRI-Bild vom Gehirn eines Multiple-Sklerose-Patienten: Die Aufnahme zeigt die typischen Läsionen im Marklager beider Hemisphären. (Bild zVg)

Mal langsam, mal rasant

Ungewöhnlich bei der MS ist auch der unterschiedliche Verlauf der Krankheit je nach Patient. So kann es sein, dass ein Patient einen Krankheitsschub hat und dann lange nichts mehr passiert, während bei anderen kontinuierlich neue Schübe auftreten. Bei einer weiteren Gruppe von Patienten wiederum nimmt der Krankheitsverlauf rasante Formen an, die Betroffenen entwickeln rasch zunehmende Behinderungen und neurologische Ausfälle. Und bei einigen wenigen tauchen die Krankheitssymptome nach einem ersten Schub nie mehr auf.

Über die Ursachen dieser Verläufe können Mediziner und Forscher heute nur mutmassen. Es liegt jedoch auf der Hand, dass man diese unterschiedlichen Patientengruppen identifizieren und personalisiert behandeln müsste. Doch wie stellt man fest, welcher Patient zu welcher Gruppe gehört?

«Für die Patienten wäre es von grossem Wert, wenn sie früh wüssten, wie sich ihre MS-Krankheit entwickeln wird, und für den Mediziner wäre es eine wichtige Entscheidungshilfe bei der Behandlung», sagt Professor Markus Rudin, Leiter der MRI und Optical Imaging Gruppe am «Animal Imaging Center» der UZH und ETH Zürich. In einem Forschungstandem arbeitet der Grundlagenforscher Rudin mit dem MS-Experten und klinisch tätigen Wissenschaftler Roland Martin am Universitätsspital Zürich, zusammen. «Mit der Behandlung sollte möglichst früh nach der Diagnose und zielgerichtet auf die Patientengruppe begonnen werden», zeigt sich auch Roland Martin überzeugt.

Gemeinsam wollen sie Patienten mit Multipler Sklerose helfen. Doch wie sieht die Zusammenarbeit aus, und wie können die Patienten davon profitieren?

Multiple Sklerose tritt in Schüben auf: Die Grafik zeigt mögliche Verlaufsformen von MS. (Grafik zVg.)

Krankheitsmuster identifizieren  

Die Forschung an Modellsystemen, zum Beispiel Mausmodellen, bietet eine Möglichkeit dazu, da neue Messverfahren verwendet werden können, die am Menschen noch nicht eingesetzt werden. Hier kommt die Zusammenarbeit mit dem Kliniker ins Spiel. Rudin bekommt MR-Bilder von MS-Patienten aus der Klinik und versucht, in Zusammenarbeit mit weiteren Forschern im Projekt, Mausmodelle aufgrund von analogen Krankheitsmustern in MR-Bildern zu selektionieren.

Zu diesem Zweck werden Mäuse gezüchtet, die unterschiedliche MS-Patientengruppen repräsentieren, einige mit vielen Schüben, andere mit weniger Krankheitsaktivität. Die Forscher arbeiten mit diesen Mausmodellen. Spricht eine spezifische Gruppe von Mäusen auf eine Behandlung an, fliessen diese Informationen in die Klinik zurück, wo die Krankheitsheterogenität und neue Therapien von MS untersucht werden, und zwar im Rahmen des Klinischen Forschungsschwerpunkts MS. «Da die verwendeten bildgebenden Verfahren nicht invasiv sind, können sie sehr schnell in die Klinik übertragen werden. Wenn wir Glück haben, könnte ein neues Messverfahren bereits innerhalb eines Jahres in der Klinik evaluiert werden», sagt Rudin. Im Moment läuft eine klinische Studie, in der die Forscher testen, wie ein bestimmtes Medikament im Mausmodell wirkt.

Auf einem MR-Bild kann Rudin die typischen Entzündungsherde lokalisieren, die ein MS-Schub hervorruft. Sie erscheinen als helle Flecken in weisser Gehirnsubstanz. Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist das bildgebende Verfahren zur Beurteilung der Multiplen Sklerose. Die MR-Bildgebung wird schon lange in der Diagnose eingesetzt. Doch sie hat bis heute einen Nachteil: Sie zeigt nicht die neurodegenerativen Prozesse, die letztlich dafür verantwortlich sind, dass der Patient Defizite erleidet. «Es ist schwierig, im MR-Bild neurodegenerative Veränderungen zuverlässig und quantitativ zu erfassen», sagt Rudin.

Messen, messen, messen

Die Verfahren werden deshalb laufend so optimiert, dass die Ergebnisse auf die MS-Patienten übertragen werden können. «MS ist eine komplexe Erkrankung und beinhaltet Aspekte von Entzündung und Neurodegeneration», sagt Rudin. Diese Komplexität macht es unwahrscheinlich, dass eine einzelne Messung von genügendem diagnostischem Wert ist, um die verschiedenen Verlaufsformen zu identifizieren. Vielmehr werden mehrere komplementäre Messungen durchgeführt, die unterschiedliche Aspekte und Informationen herausfiltern.

Mit der Bildgebung allgemein kann man viele Informationen sammeln und messen. «Es geht in Zukunft darum, ein differenziertes Bild, einen Fingerabdruck der Erkrankung zu erhalten» bilanziert Rudin.

Klinische Forschungsschwerpunkte (KFSP) Unter dem Label «Molecular Imaging» arbeiten jeweils Grundlagenforscher und Kliniker an verschiedenen Tandemprojekten zusammen. Dahinter steckt das Konzept der translationalen Medizin: Präklinische Forschung und klinische Entwicklung der UZH, der ETH Zürich und des Universitätsspitals unterstützen sich gegenseitig und arbeiten enger zusammen, als das bisher der Fall war. Mit den elf klinischen Forschungsschwerpunktprojekten (KFSP) fördert die Medizinische Fakultät strategisch wichtige Forschungsgebiete für die Medizinische Fakultät und die universitäre Medizin Zürich. KFSP bauen auf vorhandener Exzellenz in Forschung und Lehre auf und messen dem Wissensaustausch zwischen Grundlagenforschung, anwendungsorientierter Forschung und klinischer Versorgung eine grosse Bedeutung zu. Ziele des Instruments sind die Förderung und Vernetzung von ausgewählten primär klinischen Forschungsbereichen der universitären Medizin sowie die Förderung des akademischen Nachwuchses.

Marita Fuchs, Redaktorin UZH News.

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