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Cochlea-Implantat verwendet auch Gentherapie zur Verbesserung des Hörvermögens
Forscher haben einen neuen Weg zur Wiederherstellung von Hörverlust aufgezeigt: mit einem Cochlea-Implantat, das den Hörnerv durch Gentherapie bei der Regeneration unterstützt.
Wachstumsfaktor : Der N. cochlearis regeneriert sich nach der Gentherapie (oben) gegenüber der unbehandelten Cochlea vom gleichen Tier (unten).
Die Forscher hinter der Arbeit untersuchen, ob eine elektrodengesteuerte Gentherapie andere Maschinen-Körper-Verbindungen verbessern könnte – zum Beispiel die Tiefenhirnstimulationssonden, die zur Behandlung der Parkinson-Krankheit verwendet werden, oder Netzhautprothesen.
Mehr als 300.000 Menschen weltweit tragen Cochlea-Implantate. Die Geräte werden hochgradig tauben Patienten implantiert, die die meisten oder alle Haarzellen des Ohrs verloren haben, die Schallwellen durch mechanische Schwingungen erkennen und diese Schwingungen in elektrische Signale umwandeln, die von Neuronen im Hörnerv aufgenommen und weitergeleitet werden zum Gehirn. Cochlea-Implantate verwenden bis zu 22 Platinelektroden, um den Hörnerv zu stimulieren; Die Geräte machen für den Menschen einen enormen Unterschied, aber sie stellen nur einen Bruchteil des normalen Hörvermögens wieder her.
Cochlea-Implantate sind sehr effektiv beim Aufnehmen von Sprache, aber sie haben Schwierigkeiten, Tonhöhe, Spektralbereich und Dynamik wiederzugeben, sagt Gary Hausley , einem Neurowissenschaftler an der University of New South Wales in Sydney, Australien, der die Entwicklung des neuen Implantats leitete.
Cyborg Meerschweinchen : Ein Röntgenbild zeigt das Cochlea-Implantat im linken Ohr eines Meerschweinchens.
Wenn die Haarzellen des Ohrs abgebaut werden und absterben, bauen sich auch die zugehörigen Neuronen ab und schrumpfen in die Cochlea zurück. Es gibt also eine physikalische Lücke zwischen diesen atrophierten Neuronen und den Elektroden im Cochlea-Implantat. Die Verbesserung der Schnittstelle zwischen Nerven und Elektroden sollte eine schwächere elektrische Stimulation ermöglichen, die Möglichkeit eröffnen, mehrere Teile des Hörnervs gleichzeitig zu stimulieren, mehr Elektroden zu verwenden und die Gesamtklangqualität zu verbessern.
Peptide, die Neurotrophine genannt werden, können die Regeneration der Neuronen im Hörnerv fördern. Housley verwendete einen verbreiteten Prozess, die sogenannte Elektroporation, um zu bewirken, dass sich Poren in Zellen öffnen, sodass die DNA ins Innere gelangen kann. Es erfordert normalerweise hohe Spannungen und hat in der klinischen Praxis nicht viel Anwendung gefunden, aber Housley wollte sehen, ob die kleinen, verteilten Elektroden des Cochlea-Implantats verwendet werden könnten, um die Wirkung zu erzielen.
Housleys Gruppe verwendete taube Meerschweinchen, die häufig als Hörmodell verwendet werden, weil ihre Cochleas ähnlich groß sind wie beim Menschen. Während der Operation zum Einsetzen des Cochlea-Implantats injizierten sie der Cochlea einen Neurotrophin-Genvektor. Nach dem Einsetzen des Implantats legten sie über die Elektroden eine Elektroporationsspannung an. Der Vorgang, der während der Operation nur wenige Sekunden dauerte, führte bei den Tieren zu einer Nervenregeneration. Und Wochen nach der Implantation reagierten die Nerven der behandelten Tiere stärker auf die Signale des Implantats, was darauf hindeutet, dass sie mehr hören können. Diese Forschung wird diese Woche in der Zeitschrift beschrieben Wissenschaft Translationale Medizin .
Das funktioniert eindeutig – bei einem Versuchskaninchen, sagt Lawrence Lustig , Direktor des Cochlear Implant Center an der University of California, San Francisco Medical Center. Lustigs Gruppe und andere haben die Gentherapie erforscht, aber sie verwenden ein Virus, um das Neurotrophin-Gen zu transportieren.
Robert Schäfer , Direktor des Bionics Institute, einem gemeinnützigen medizinischen Forschungszentrum in Melbourne, Australien, sagt, dass die elektrodengerichtete Gentherapie andere Arten von neuralen Schnittstellen verbessern könnte. Wo immer wir Elektroden anbringen, sei es zur Tiefenhirnstimulation bei der Parkinson-Krankheit oder Netzhautimplantate für Blinde, gibt es bereits neuronale Schäden, sagt er.
Housleys Gruppe arbeitet mit Cochlea , einem großen Hersteller von Cochlea-Implantaten mit Sitz in Sydney, um die Kombination aus Elektrode und Gentherapie in einer klinischen Studie zu testen.