Personalisierte Elektrozeutika

„Elektrozeutika” sollen im buchstäblichen als auch im übertragenen Sinne elektrisieren. Dafür stellt der Pharmakonzern GlaxoSmithKline US$50 Million Venture Capital bereit. Wofür genau?

Wir haben ein neues Manuskript veröffentlicht. Die unbegutachtete Version liegt seit letzten Freitag auf dem Dokumentenserver von PeerJ als Preprint. Zeitgleich wurde das Manuskript zur Begutachtung bei Frontiers in Computational Neuroscience eingereicht. Dort wird das Sonderheft “Driving innovation in therapeutic brain stimulation with biophysical models” editiert.

hotSpotsCoverPeerJ brainLabyrinth

In unserem Beitrag zu dem Sonderheft geht es um die Frage, warum man elektrische und magnetische Hirnstimulation personalisieren sollte. Es geht im GlaxoSmithKline Sprech um personalisierte Elektrozeutika, nämlich solche, die die individuellen Faltungsmuster der menschlichen Großhirnrinde einbeziehen. Computersimulationen zusammen mit Patientenberichten legen die Vermutung nahe, dass in der menschlichen Großhirnrinde Hot Spots existieren in denen die Übererregung schneller aufkeimt und sich dann durch die Hirnwindungen wir einem Labyrinth fortpflanzen kann. Diese Merkmale sind wie Fingerabdrücke individuell für jeden Menschen anders.

Diese noch unbegutachtete Arbeit soll an dieser Stelle nur als Fallbeispiel dienen, an dem sich der Einsatz von Elektrozeutika erläutern lässt. Was sind also Elektrozeutika? Bioelektronische Arzneimittel?

Gemeint sind Strom- und/oder Magnetfeldimpulse, die Nervensignale überschreiben. Außer Kontrolle geratene Körperfunktionen sollen durch auf Nervenbahnen neu induzierte Reizmuster wieder stabilisiert werden. Das ist nur ein Aspekt. Zentrale Schaltkreise könnten vielleicht sogar plastisch umprogrammiert werden, so dass das physiologische Kontrollsystem erst gar nicht mehr Schaden nimmt. Die Krankheit würde neuronal verlernt.

Auch in unserem Manuskript spekulieren wir:

[W]e suggest that migraine might be unlearned …. [this] is but only first step towards electroceuticals that are currently discussed to override pain signals or reprogram circuits from accessible intervention points.

Therapierefraktär? Gibt es nicht

Das alles scheint utopisch. Man kann sich diesem Forschungsbereich durch die simple Feststellung näheren, dass es keine sinnvolle biochemische oder physiologische Definition der Begiffe „therapieresistent” oder „therapierefraktär” gibt. Wie aber findet man, wenn alles bekannte bisher nicht zum Ziel führte, neue Wege? Müssen diese nicht qua Definition utopisch sein?

Elektrozeutika sind eine Zukunftsvision: Neurostimulatoren, entworfen und miniaturisiert, um veränderte Nervenaktivität erst zu lesen und dann ggf. durch elektrische Impulse gezielt zu überschreiben.

Ein breites Spektrum von Erkrankungen kommt in Betracht, da unsere Organe durch das Nervensystem zentral gesteuert werden. Letztes Jahr stellte das britische Pharmaunternehmen GlaxoSmithKline US$50 Million an Venture Capital bereit, um Elektrozeutika zu entwickeln (A jump-start for electroceuticals, Nature, 2013). Mehr dazu in der Newsweek vom letzen Monat. Gleichzeitig legten sowohl die USA als auch Europa mehrer hundert Millionen Dollar bzw. Euro schwere Forschungsprogramme auf, um Gehirnmodelle im Computer als elektrische Schaltkreise zu erstellen. Was man als Instrument der Forschungsförderung kritisieren kann. Aber auch in der Zielsetzung?

Understanding the human brain is one of the greatest challenges facing 21st century science. If we can rise to it, we can gain profound insights into what makes us human, build revolutionary computing technologies and develop new treatments for brain disorders.

[Zitat: Human Brain Projekt, Vision, Link]

Um Einsichten, was uns zu Menschen macht, zu gewinnen, könnte man vielleicht besser den Philosophen das Geld herüberreichen. Auch um die Computertechnologie zu revolutionieren, gibt es zumindest andere Ansätze (Stichwort Quantencomputer).

Was bliebt sind medizinische Anwendungen. Da überrascht sogar die Bescheidenheit. Diese Anwendungen sind im Human Brain Projekt geradezu eng eingeschränkt angekündigt. (Weil man das Konzept als Gehirn-Projekt nicht mit einem medizinischen Schwerpunkt pseudoentkomplexifizieren wollte?)  Natürlich können weitaus mehr als nur Gehirnerkrankungen durch ein besseres Verständnis des Gehirns therapiert werden, da das Gehirn eine zentrale Steuereinheit aller anderen Organsysteme ist. Der Placeboeffekt weiß ein Lied davon zu singen. Genau deswegen allerdings sollte man Elektrozeutika auch kritisch sehen. Weil sie sich auf elektrische Aktionspotentiale beschränken. Neuropeptide und ihre Rezeptoren sind im ganzen Körper verteilt. Sie bilden ein psychosomatisches Netzwerk, das ebenso physiologische Regelkreise steuert. Allerdings sind diese nicht unmittelbar elektrisch vermittelt. Die Frage ist also, welche Erkrankungen zur Behandlung mittels Elektrozeutika in Frage kommen.

Meiner momentanen Einschätzung nach sind das vor allem primäre Kopfschmerzen sowie andere chronische Schmerzerkrankungen. In diesen Fällen sind die Schmerzen nicht bloß Symptom sondern eine eigene Erkrankung mit spezifischer Entstehung. Für die Anwendung von Elektrozeutika ist entscheidend, dass sich diese Schmerzerkrankungen vermutlich rein in bioelektronischen Schaltkreisen manifestieren. Zumindest spricht die Nichtexistenz biochemischer Biomarker dafür. Neuartige dynamische Netzwerk-Biomarker wurden vorhergesagt (Understanding Migraine using Dynamical Network Biomarkers, Cephalalgia, 2014), müssen allerdings auch erst nachgewiesen werden. Würden sie gefunden, hieße chronische und primäre Schmerzenerkrankungen mit gleichen Mitteln direkt an der Wurzel zu bekämpfen dann in der Tat, Elektrozeutika erfinden zu müssen.

 

Fußnote

Nur bei chronischer Migräne wurden eine Erhöhung der Calcitonin Gene-Related Peptide im Blutkreislauf außerhalb der Attacken gemessen was (zumindest bei Abwesenheit einer medikamentösen Therapie) ein Biomarker sein könnte. Außer diesen Fund existieren meines Wissens z.Z. keine Biomarker für chronische Schmerzen.

 

Markus A. Dahlem

Markus Dahlem forscht seit über 20 Jahren über Migräne, hat Gastpositionen an der HU Berlin und am Massachusetts General Hospital. Außerdem ist er Geschäftsführer und Mitgründer des Berliner eHealth-Startup Newsenselab, das die Migräne- und Kopfschmerz-App M-sense entwickelt.

9 Kommentare

  1. Ein utopisches Konzept hat sich also bereits als Elektrozeutika materialisiert wobei vielse Aspekte des Konzepts auf Spekulation beruhen. Das ist die eher technisch-kritische Sicht. Man kann das aber auch anders sehen: Medizin und Gesundheit sind heute schon eine der wichtigsten Ausgabeposten öffentlicher Haushalte und das nicht weil es Politiker so erfunden haben, sondern weil eine gute medizinische Versorgung eine breite Unterstützung in der Bevölkerung geniesst. Doch vergichen mit anderen Wissenschaften hinkt die Medizin immer noch weit hinter ihren Zielen her, nicht nur bei der Therapie von Krankheiten wie Krebs sondern gerade auch bei Krankheiten des Nervernsystems und bei psychiatrischen Erkrankungen. Das Hirn ist tatsächlich noch so etwas wie Terra incognita und die beispielsweise in der Therapie von Migräne, Epilepsie, Schizophrenie und Depression eingesetzten Medikamenten haben sich seit vielen Jahren nicht mehr wesentlich verbessert. Jeder neue Zugang der die Situation verbessert ist da wohl willkommen.

    • Als ich sah, dass es einen Kommentar zu diesem Beitrag gibt, spekulierte ich, dass es sich um “Martin Holzherr” handeln müsse. Es gibt in der Neuroscience-Szene Stimmen, die munkeln, Markus A. Dahlem schreibe selbst unter diesem Pseudonym, um Feedback zu triggern, andere wiederum sagen, Wissenschaft sei ein weites Feld, da komme so etwas vor, insbesondere im Internetz, wo schon mal der Senf die Butter ersetze.

      Zum Thema:
      “Jeder neue Zugang, der die Situation verbessert ist da wohl willkommen.” Das gilt dann wohl insbesondere, nachdem sich gezeigt hat, dass bisherige Zugänge die therapeutische Situation “seit vielen Jahren nicht mehr wesentlich verbessert” haben. Das ist genau die Art von Logik, die man auch in der Politk bemüht. Immerhin.

  2. Bei Tinnitus sollen doch auch krankhafte Netzwerke vorliegen.
    Wäre da eine solche Therapie mit elektromagnetischen Feldern zur Verlernung des
    krankaften Klingelns und Rauschens vielversprechend?

    • Tinnitus könnte wirklich ähnlich wie bei den chronischen Schmerzen “erlernt” sein und folglich müsste man Methoden erforschen, um es zu verlernen. Klingt jetzt aber leichter als es wohl ist. Ich bin sicher, es arbeiten Kollegen daran. Unter anderem hat Peter Tass dazu eine akustische CR(Coordinated Reset)-Neuromodulation als Behandlungsmöglichkeit angeführt, siehe hier.

    • GlaxoSmithKline geht es momentan vorwiegend bis ausschließlich um das vegetative Nervensystem. Das Feld ist noch zerklüftet, der Begriff Elektrozeutika kann aber sicher breiter gefasst werden. Was mit an ihm im Gegensatz zu Neuromodulation gefällt ist, dass die Vielfalt der Stimulation stärker betont wird.

      Bei primären Kopfschmerz und chronischen Schmerz wurde bzw. wird Tiefe Hirnstimulation klinisch getestet.

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  4. Zur Migräne kann ich etwas ganz anderes beitragen. Nach 25 Jahren bis zu 7Tagen wöchentlich Migräne (ärztlich als “da kann man nichts machen” diagnostiziert) und vielen verschiedenen Schmerzmitteln, die besonders meine Nieren geschädigt haben, habe ich durch Zufall Dr.Bauermeister in einem Vortrag erlebt. Er suchte einen Probanden für “Beckenschiefstand”, ich wurde genommen, in 10 Minuten war ich für immer bis heute mit 75 J. schmerzfrei. Mit 16 Jahren stürzte ich einmal kopfüber vom Pferd einen Abhang hinab und hatte davon später diese lange Leidenszeit, also nicht durch psychische Störungen.

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