Leuchtender Biomarker gibt Einblick ins Gehirn

Durch eine neue Methode der Universität Zürich (UZH) kann erstmals im lebenden Gehirn beobachtet werden, wie Neuropeptide – auch Signalmoleküle oder Neurotransmitter genannt – zur gesunden Gehirnfunktion beitragen. Bisher fehlten dafür Instrumente, die eine räumliche und zeitliche Auflösung liefern. Jetzt kann die Forschungsgruppe eine der drängendsten Fragen in der Neurophysiologie untersuchen: wie das Signalmolekülsystem Orexin funktioniert.

Orexin reguliert Erregung, Wachsein, Motivation und Appetit. Fehlfunktionen bei der Freisetzung oder Wahrnehmung von Orexin-Neuropeptiden führen der UZH zufolge sowohl bei Menschen als auch bei Tieren etwa zu Narkolepsie. Dabei handelt es sich um eine überwältigende und unkontrollierbare Tagesmüdigkeit.

Um die Wechselwirkung zwischen neuronaler Aktivität und Orexin-Ausschüttung in Tieren etwa beim Laufen oder bei akutem Stress unter dem Mikroskop sichtbar zu machen, hat Tommaso Patriarchi vom Institut für Pharmakologie und Toxikologie der UZH laut einer Mitteilung einen genetisch kodierten Biosensor mit fluoreszierenden Eigenschaften entwickelt. Dieser neue Orexin-Biosensor namens OxLight1 ist im menschlichen Orexin-Rezeptor integriert. „Wenn das Neuropeptid an den Rezeptor bindet, bringt es ihn zum Leuchten“, erklärt Patriarchi.

„Nachdem wir die Orexin-Freisetzung im gesunden Gehirn untersucht haben, wollen wir nun mit OxLight1 die Mechanismen von Hirnerkrankungen wie Narkolepsie und Sucht untersuchen.“ Dabei wird Patriarchi von einem sogenannten ERC Starting Grant des Europäischen Forschungsrats finanziell unterstützt. Die von seinem Team entwickelten Biosensoren werden laut UZH bereits weltweit in Laboren eingesetzt. Nun werde das neurotechnologische Instrumentarium weiter ausgebaut. Künftig soll es auch neue Screening-Tests für die Entwicklung von Arzneimitteln ermöglichen. mm