Screening von Neuropharmaka mit neuronalen Zellkulturen

Neuronale Netzwerke können in ihrer Funktion nur als ganze Einheit verstanden werden. Die Vernetzung der Nervenzellen ist das grundlegende Wirkungsprinzip für die neuronale Informationsverarbeitung. Aus diesem Grund ist die Analyse und Charakterisierung der Wirkung von Substanzen auf neuronale Netzwerke, bzw. neuronale Zellkulturen, eine neue innovative Technologie, die in den nächsten Jahren entscheidende Beiträge zur Entwicklung neuer Neuropharmaka, ZNS-Medikamente, im Drug Screening liefern wird [ mehr... ].

Nervenzellen können auf einem Mikroelektroden-Array heute mehrere Monate am Leben erhalten werden. Damit ist es möglich, die Aktionspotenziale von mehreren Nervenzellen eines lebenden Netzwerkes über einen längeren Zeitraum ungestört beobachten zu können. Bei Zugabe von neuroaktiven Substanzen kann man eine deutliche Änderung der Aktivitätsmusterder neuronalen Zellkulturen beobachten.

Mit Datenanalyse-Werkzeugen, wie zum Beispiel unserer Technologieplattform Pattern Expert für die Mustererkennnung, können diese Änderungen der Aktivitätsmuster interpretiert werden. Voraussetzung für die praktische Anwendung ist natürlich, dass diese Aktivitätsmuster unabhängig von dem einzelnen kultivierten Netzwerk interpretiert werden können.

Es zeigt sich, dass jede neuroaktive Substanz, ihr ganz spezifisches Aktivitätsmuster erzeugt. Man kann sogar eine Substanz an der Änderung der Aktivitätsmuster, und das für eine neue Netzkultur, erkennen, damit ist eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gesichert.

Mit dieser Technologie erhalten Pharmakologen ein Modell für die Entwicklung von Neuropharmaka das völlig neue Informationen liefert und Brain Slice bzw. Patch Clamp Techniken in idealer Weise ergänzt. Es können eine Reihe von Phänomen von Aktivitätsmustern jetzt erstmals präzise quantifiziert und intepretiert werden. Es ist jetzt möglich zwischen "guten" und "schlechten" Effekten auf die Netzwerke zu unterscheiden. Ein solches Profiling ist uns erstmals für antiepileptisch wirkende Substanzen gelungen.