Forscherteam entwickelt lichtaktivierte Verbindungen zur Behandlung neuropathischer Schmerzen

Licht kann verwendet werden, um Medikamente in bestimmten Teilen des Körpers durch Photopharmakologie zu aktivieren. Bei diesem innovativen Ansatz wird die chemische Struktur eines Medikaments durch Hinzufügen eines lichtaktivierten molekularen Schalters wie Azobenzol verändert. Dadurch kann das Medikament nur aktiviert werden, wenn es einer bestimmten Lichtfarbe ausgesetzt wird, und nicht im Dunkeln.

Basierend auf diesen Prinzipien hat ein Forscherteam unter der Leitung des Instituts für Bioengineering von Katalonien (IBEC) photoschaltbare Derivate von Carbamazepin entwickelt, einem Antiepileptikum, das in der Medizin weit verbreitet ist, um bestimmte Arten neuropathischer Schmerzen wie etwa Trigeminusneuralgie zu bekämpfen.

Diese Verbindungen, die bei Aktivierung durch Licht eine schmerzstillende Wirkung haben, können Nervensignale lokal und bei Bedarf hemmen. Die von den Forschern synthetisierten Derivate werden bei Wellenlängen aktiviert, die der Bernsteinfarbe entsprechen, wodurch sie mit herkömmlichen Halogenlampen durch Gewebe und Knochen dringen können.

Die beiden synthetisierten Verbindungen Carbazopine-1 und Carbadiazocine zeigen photopharmakologische Aktivität, wodurch die Aktivität hippocampaler Neuronen und die Fortbewegung von Zebrafischlarven durch Licht reversibel gesteuert werden können. Diese In-vivo-Experimente ermöglichen die Beobachtung angstbedingter Verhaltensweisen, die sich in plötzlichen Schwimmbewegungen widerspiegeln.

IBEC-Forscherin Luisa Camerin, Erstautorin der Studie, erklärt: „Wenn wir Larven, die diese Verbindungen aufgenommen haben, mit einer bestimmten Wellenlänge beleuchten, wird das Medikament aktiviert und die Larven bewegen sich schneller. Ändern wir die Wellenlänge, verlangsamt sich ihre Bewegung wieder, was die reversible Wirkung der Verbindung auf das Nervensystem zeigt.“

Carbadiazocin hat auch nachweislich analgetische Eigenschaften. „In Rattenmodellen, die im Labor von Esther Berrocoso an der Universität von Cadiz entwickelt wurden, haben wir beobachtet, dass Carbadiazocin eine analgetische Wirkung auf neuropathische Schmerzen hat, ohne dass Anzeichen von Anästhesie, Sedierung oder Toxizität auftreten. Diese Ergebnisse zeigen eine einfache und überzeugende Behandlung mit nicht-invasiver Beleuchtung“, erklärt Pau Gorostiza, Forschungsprofessor am ICREA, leitender Forscher am IBEC und Mitglied des CIBER-BBN.

Neuropathische Schmerzen werden durch Verletzungen oder Erkrankungen des somatosensorischen Systems verursacht, wie etwa lumbale Radikulopathie („Ischias“), diabetische Neuropathie und chronische postoperative Schmerzen. Die Behandlung dieser Art von Schmerzen erfordert häufig Opioide, die stärkere Analgetika sind als die üblichen NSAIDs – wie etwa Paracetamol und Ibuprofen. Ihr Einsatz ist jedoch aufgrund ihrer inkonsistenten Wirksamkeit, der Notwendigkeit hoher Dosen, die zu Toleranz und Abhängigkeit führen können, und systemischer Nebenwirkungen wie Verstopfung, Übelkeit, Schwindel und Schläfrigkeit umstritten.

In diesem Zusammenhang gewinnen lichtbasierte Therapien in der Medizin zunehmend an Bedeutung, da sie sich auf bestimmte Körperregionen auswirken und so die Wirksamkeit der Behandlung erhöhen und die Nebenwirkungen systemischer Medikamente verringern können.

Das Team arbeitet bereits am nächsten Schritt dieses Projekts: Bei diesem sollen Medikamente mit Infrarotlicht aktiviert werden, das tiefer in das Gewebe eindringt, und tragbare Lichtquellen wie Laser oder Leuchtdioden (LEDs) eingesetzt werden.