Gefeiert wird er meist als Bioingenieur und als Pionier der Optogenetik, der dieser neuen und mächtigen Methode zu Untersuchung neuronaler Schaltkreise binnen weniger Jahre zum Durchbruch verhalf. Doch als Psychiater ist Karl Deisseroth auch in der medizinischen Praxis tief verwurzelt. Mindestens einmal in der Woche sieht er Patienten, die unter Depressionen leiden, unter Schizophrenie und anderen bislang kaum verstandenen Gemütskrankheiten. “Erst allmählich kommen wir über den Punkt hinaus, wo wir psychiatrische Erkrankungen als biochemische Probleme begreifen, die durch das Ungleichgewicht bestimmter Botenstoffe entstehen”, sagt Deisseroth. Er hält diese Vorstellung für grob und ungenau und er vermutet, dass die Ursachen vielmehr in der Art und Weise liegen könnten, wie spezifische Nervenschaltkreise miteinander verbunden sind. In der Optogenetik, sieht Deisseroth deshalb auch ein neues Instrument, um die Funktion dieser Nervenschaltkreise aufzuklären und Störungen durch gezielte Stimulierung zu beseitigen.

Zwar ist die tiefe Hirnstimulation mit implantierten Elektroden bei fortgeschrittenen Parkinsonpatienten bereits ein etabliertes Verfahren, und es gibt auch erste Erfolgsberichte zur Behandlung von Depressionen mit dieser Methode. Charles Nemeroff von der Emory University School of Medicine etwa löste damit bei seinen Patienten eine “plötzliche Leichtigkeit” aus. Sie berichteten vom “Verschwinden der Leere” oder einem „plötzlichen Aufhellen des Raumes mit schärferen Details und intensiveren Farben”. Diese Ansätze seien aber zu ungenau und mit zu vielen Nebenwirkungen behaftet, meint Deisseroth. Ganze Hirnregionen oder Nervenknoten mit Elektroden zu stimulieren sei „wie ein Dirigent, der gleichzeitig das gesamte Orchester antreibt, anstatt die Flöten zu fordern und die Pauken zu dämpfen. Elektroden sind schnell, aber dumm.”

Dass es auch anders geht, hat Herbert Covington im Labor des renommierten Psychiaters Eric Nestler an der Mount Sinai School of Medicine in New York bereits im Tierversuch mit Mäusen demonstriert. Er erzielte mithilfe der Optogenetik bei gestressten Nagern mit Lichtblitzen eine ähnliche Wirkung wie mit Antidepressiva. Die Tiere, die vorher soziale Kontakte verweigert hatten, erlangten wieder ihr normales Artverhalten, nachdem Covington und dessen Kollegen Neuronen des präfrontalen Cortex stimuliert hatten.

Auch Garret Stuber und Antonello Bonci haben bereits einen optogenetischen Schalter in das Gehirn von Mäusen eingesetzt. Am Ernest Gallo Clinic and Research Center der University of California San Francisco untersuchten sie damit einen neuronalen Schaltkreis, der an der Regulation des Suchtverhaltens beteiligt ist. Dazu nahmen die Forscher eine anatomische Verbindung ins Visier, die sich tief im Hirn von der Amygdala entlang spezifischer Nervenfasern bis zu den Neuronen des Nucleus accumbens im Vorderhirn erstreckt. Als sie den Tieren die Gelegenheit gaben, mit der Nase auf einen Kopf zu drücken und damit einen Lichtstrahl zu erzeugen, der jene Neuronen im Nucleus accumbens aktivierte, begannen die Tiere wie wild sich selbst zu stimulieren. Das Experiment bestätigte somit die zentrale Bedeutung der Zielregion des optischen Schalters für das Suchtverhalten.

Mithilfe der Optogenetik, fasst Deisseroth zusammen, bewege sich die Psychiatrie in Richtung einer Netzwerk-Wissenschaft, die komplexe Hirnfunktionen inklusive des Verhaltens als Eigenschaften eines Systems interpretiert, die aus der elektrochemischen Dynamik der Zellen und Nervenschaltkreise erwachsen. „Als Arzt“, fügt er hinzu, „finde ich diese Entwicklung faszinierend.“

Dieser Artikel erschien in englischer Übersetzung im Magazin Futura, dem Magazin des Boehringer Ingelheim Fonds, Stiftung für Medizinische Grundlagenforschung

In drei Studien mit zusammen mehr als 27000 Teilnehmern haben Wissenschafter etwa 30000 Erbgutvarianten gefunden, die bei Menschen mit Schizophrenie häufiger vorkommen als bei Gesunden. Ein ähnliches Gen-Muster fanden die Forscher bei manisch-depressiven Menschen. Experten wie Thomas Insel vom US-Nationalen Institut für Geistige Gesundheit deuten die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Entdeckungen auch als Hinweis darauf, dass beiden Erkrankungen möglicherweise ähnliche Störungen bei der Entwicklung des Gehirns voran gehen.

Von der Schizophrenie sind weltweit bis zu einem Prozent aller Erwachsenen betroffen; die Krankheit bricht meist im späten Jugendalter aus, wenn sich Symptome wie Wahnvorstellungen, Angstzustände und Depressionen bemerkbar machen. Die genauen Ursachen sind noch unklar. Allerdings weiß man, dass bis zu 90 Prozent aller Erkrankungen erblicher Natur sind. Die Suche nach “Risikogenen” für die Schizophrenie wurde deshalb mit großem Aufwand betrieben, sie war aber bisher nur wenig erfolgreich. So fand man zwar im vorigen Jahr mehrere Erbgutvarianten, die bei Betroffenen häufiger vorkamen, als bei Gesunden. Allerdings waren diese Genvarianten längst nicht bei allen Schizophrenen zu finden, sie konnten demnach nur einen kleinen Teil aller Erkrankungen erklären.

Die Vielzahl der in den neuen Studien entdeckten Genvarianten dagegen soll “ein Drittel oder möglicherweise sehr viel mehr” des Krankheitsrisikos erklären, meint einer der Arbeitsgruppenleiter, Shaun Purcell von der Universität Harvard. Übereinstimmend haben alle drei Forscherteams Hinweise darauf gefunden, dass eine besonders wichtige Gruppe von Genen auf dem Chromosom Nr. 6 zu finden ist, und zwar in der Nähe des sogenannten Haupthistokompatibilitäskomplex  (kurz MHC nach dem englishen Major Histocomptatibility Complex). Diese Gengruppe spielt eine wichtige Rolle bei der Erkennung und Abwehr körperfremder Substanzen und sie beeinflußt wie ein Hauptschalter zahlreiche weitere Erbfaktoren. Für eine Beteiligung des MHC am Schizophrenierisiko spricht auch die Beobachtung, dass Kinder häufiger erkranken, wenn die Mutter während der Schwangerschaft eine Infektion mit Grippeviren erleidet.  Weitere Erbfaktoren, die bei der Entstehung der Schizophrenie eine Rolle spielen könnten, sind der Untersuchung zufolge das Gen für Neurogranin auf Chromosom 11 und der Transkriptionsfaktor TCF4 auf Chromosom 18. Beide Gene sind in Stoffwechselwege eingebunden, die eine Rolle bei der Gehirnentwicklung, dem Gedächtnis und der Denkleistung spielen. Auch dies passt ins Bild, denn Störungen des Gedächtnisses und der Kognition sind, neben Wahn und Halluzination, die wesentlichen Krankheitszeichen der Schizophrenie.

An einer der drei Studien waren auch drei deutsche Arbeitsgruppen beteiligt, die sich bereits im Nationalen Genomforschungsnetz zusammengeschlossen hatten, um die genetischen Grundlagen der Schizophrenie aufzuklären: Arbeitsgruppen am Institut für Humangenetik der Universität Bonn (Arbeitsgruppenleitung: Professor Markus Nöthen und Privat-Dozent Sven Cichon), an der Psychiatrischen Universitätsklinik der LMU München (Arbeitsgruppenleitung: Professor Dan Rujescu) sowie am Zentralinstitut für Seelische Gesundheit, Mannheim (Abteilungsleitung: Professor Marcella Rietschel). Diese drei Zentren waren schon im vorigen Jahr an der Entdeckung neuer, seltener genetischer Variationen, die zur Schizophrenie beitragen maßgeblich beteiligt und – wie Rujescu sagt “ist es uns wiederum gelungen, weitere neue, häufig vorkommende genetische Risikofaktoren zu finden”.

“Endlich kommen wir dem Ziel näher, bestehende Hypothesen zur Schizophrenie mit molekulargenetischen Methoden wissenschaftlich belegen zu können”, beschreibt Nöthen das Besondere dieser weltweiten genetischen Studie. Unmittelbare Auswirkungen auf die Behandlung und Diagnose der Schizophrenie werden die neuen Erkenntnisse wohl nicht haben. Auf dem Weg zu einem besseren Verständnis dieser komplexen Krankheit bedeuten die drei neuen Studien indes einen bemerkenswerten Fortschritt.

Quellen (mit Entschuldigung an die Experten für fehlende Links, da noch nicht in Pubmed gelistet)

• Jianxin S, et al. Common variants on chromosome 6p22.1 are associated with schizophrenia. July 1, 2009, Nature
• Stefansson H, et al. Common variants conferring risk of schizophrenia. July 1, 2009, Nature
• Purcell SM, et al. Common polygenic variation contributes to risk of schizophrenia and bipolar disorder. July 1, 2009, Nature
• Pressemitteilung des Zentralinstituts für Seelische Gesundheit via idw

Tipp:

• Wer´s etwas ausführlicher mag, dem sei der schöne Artikel meines Kollegen Hartmut Wewetzer im Tagesspiegel empfohlen