Geschrieben von James Kingsland am 30. Mai 2020 – Geprüft von Alexandra Sanfins, Ph.D.Bei der Arbeit mit einem Mausmodell der Alzheimer-Krankheit haben Wissenschaftler ein bildgebendes Verfahren entwickelt, um Veränderungen in der Textur der Netzhaut zu erkennen, die mit der Krankheit verbunden sind. Eine frühzeitige Diagnose der Krankheit könnte helfen, ihr Fortschreiten zu verlangsamen.
Nach Angaben der Alzheimer’s Association leben in den Vereinigten Staaten mehr als 5 Millionen Menschen im Alter von 65 Jahren oder älter mit Alzheimer. Angesichts der alternden Bevölkerung wird erwartet, dass diese Zahl bis 2050 13,8 Millionen erreichen wird.
Frühzeitiges Eingreifen mit Medikamenten und mentalen Übungen kann die Entwicklung der Krankheit möglicherweise verlangsamen, aber es kann für Ärzte schwierig sein, eine definitive Diagnose zu stellen.
Es gibt keine eindeutigen biologischen Anzeichen oder „Biomarker“ für Alzheimer. Stattdessen verlassen sich Ärzte auf Anzeichen für einen kognitiven Abbau und manchmal auf Gehirnscans.
Jetzt haben Biomedizintechniker an der Duke University in Durham, NC, eine Technik entwickelt, die zwei bestehende Technologien kombiniert, um Anzeichen der Krankheit in der Netzhaut im hinteren Teil des Auges zu erkennen.
Bislang haben sie diese Technik nur an einem Mausmodell von Alzheimer getestet. Wenn sie sich jedoch beim Menschen bewährt, könnte sie zur Entwicklung eines relativ preiswerten, kompakten und einfach zu bedienenden Screening-Geräts führen.
Die Forschungsarbeit erscheint in der Zeitschrift Wissenschaftliche Berichte.
Fenster ins Gehirn
Den Forschern zufolge ist die Netzhaut quasi eine Verlängerung des zentralen Nervensystems und wurde früher als Fenster zum Gehirn betrachtet.
Frühere Studien haben gezeigt, dass die Ausdünnung der Netzhaut ein frühes Anzeichen für Alzheimer ist. Aber auch der normale Alterungsprozess und andere Krankheiten wie Parkinson und Glaukom verursachen diese Ausdünnung.
Die Technologie zur Messung der Netzhautdicke, die so genannte optische Kohärenztomographie (OCT), ist so etwas wie das optische Äquivalent von Ultraschall. Sie erstellt ein Querschnittsbild der Netzhaut, indem sie Lichtwellen in das Gewebe sendet und aufzeichnet, wie lange es dauert, bis sie zurückkommen.
OCT kann jedoch aufgrund von Unterschieden zwischen den Geräten und deren Bedienung uneinheitliche Ergebnisse liefern.
Um die Unzulänglichkeiten der Technologie zu beheben, kombinierten die Duke-Forscher OCT mit einer bildgebenden Technik namens winkelaufgelöste Low-Coherence-Interferometrie (a/LCI), die analysiert, wie die Netzhaut das Licht streut, um ihre Morphologie zu messen.
In einem Mausmodell der Alzheimer-Krankheit entdeckten sie, dass die oberste Schicht der Netzhaut rauer und ungeordneter ist als bei Mäusen ohne diese Krankheit.
Andere Studien haben herausgefunden, dass die Plaques, die Alzheimer im Gehirn charakterisieren, auch in dieser Schicht der Netzhaut vorhanden sind, die als Nervenfaserschicht bezeichnet wird.
Diese Plaques könnten eines der charakteristischen Merkmale sein, die der Netzhaut bei Alzheimer eine rauere, veränderliche Textur verleihen.
Einfach und billig
„Unsere Hoffnung ist, dass wir diese Erkenntnisse nutzen können, um ein einfaches und billiges Screening-Gerät zu entwickeln, das nicht nur in der Arztpraxis, sondern auch in der Apotheke erhältlich ist“, sagt Adam Wax, Professor für Biomedizintechnik an der Duke University und Hauptautor der Studie, die von der Doktorandin Ge Song geleitet wurde.
„Mit OCT allein kann man keine texturellen und strukturellen Informationen über die Netzhaut erhalten“, erklärt Song. „Man braucht beide Bildgebungsmodalitäten. Das ist die entscheidende Innovation.“
Prof. Wax und seine Kollegen arbeiten nun daran, die a/LCI-Technologie in ein kostengünstiges OCT-Gerät einzubauen, das er über ein Spin-off-Unternehmen namens Lumedica entwickelt.
Bestehende OCT-Geräte sind sperrig, wiegen mehr als 60 Pfund und kosten mehr als 50.000 Dollar. Prof. Wax sagt, dass sein Design nur 4 Pfund wiegt, ungefähr die Größe einer Lunchbox hat und für weniger als 15.000 Dollar verkauft werden könnte.
„Wir sind begeistert, weil diese Forschung einen neuen Weg aufzeigt, wie man kostengünstige OCT-Technologien außerhalb des Screenings auf traditionelle Netzhauterkrankungen einsetzen kann. […] Wenn wir diese Geräte als Fenster für frühe Anzeichen von neurodegenerativen Erkrankungen nutzen können, können wir vielleicht Menschen helfen, in ein Frühinterventionsprogramm zu kommen, bevor es zu spät ist.“
– Prof. Adam Wax
Bevor die Technologie in Kliniken eingeführt werden kann, müssen die Forscher jedoch zeigen, dass ihr multimodales Bildgebungsgerät zuverlässig zwischen Anzeichen von Alzheimer, anderen Krankheiten, die die Netzhaut betreffen, und normaler Alterung unterscheiden kann.