Forschende des Instituts für Neurophysiologie sowie des Zentrums für Humangenetik und Genommedizin an der Uniklinik RWTH Aachen haben erstmals die molekulare Signatur sogenannter schlafender Nozizeptoren des Menschen entschlüsselt. Dabei handelt es sich um eine spezielle Klasse mechano-insensitiver Schmerzfasern, die eine zentrale Rolle bei neuropathischen Schmerzen spielt. Die Ergebnisse sind nun im renommierten Fachjournal Cell veröffentlicht worden.
Etwa 8% der Bevölkerung leiden an chronischen Schmerzen, die häufig mit der Spontanaktivität schlafender Nozizeptoren assoziiert sind. Obwohl die funktionellen Eigenschaften dieser Fasern seit Langem bekannt sind, fehlte bislang ein molekulares Verständnis ihrer Identität – und damit eine entscheidende Grundlage für gezielte therapeutische Interventionen.
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Angelika Lampert, Direktorin des Instituts für Neurophysiologie und Sprecherin des Scientific Centers for Neuropathic pain SCNAACHEN an der Uniklinik RWTH Aachen, konnte diese zentrale Wissenslücke nun schließen. Durch die Kombination hochauflösender elektrophysiologischer Messungen mit modernen Einzelzell-Transkriptomik-Verfahren identifizierten die Forschenden eine klar definierte neuronale Population mit CMi-ähnlichen Eigenschaften, die den schlafenden Nozizeptoren entspricht.
Die funktionelle Charakterisierung der Neurone erfolgte mittels Patch-Seq-Analysen durch den Erstautor Dr. Jannis Körner im Labor von Univ.-Prof. Dr. Lampert. Für die molekulare Analyse arbeitete das Team eng mit den geteilten Erst- und Letztautoren Shreejoy Tripathy und Derek Howard, University of Toronto, Kanada, sowie mit Univ.-Prof. Dr. Ingo Kurth und Dr. Natja Haag vom Zentrum für Humangenetik und Genommedizin zusammen. Ergänzend wurden Teile der Ergebnisse durch Prof. Dr. Thomas Stiehl, Joint Research Center, Institute for Mechanistic Modelling in Computational Biomedicine, in einem Computermodell eines schlafenden Nozizeptors integriert. Jun.-Prof. Dr. Jenny Tigerholm, ebenfalls Joint Research Center, führte Teile der psychophysischen und mikroneurographischen Experimente am Menschen durch.
Das Forschungsteam wurde zudem durch Beiträge der Arbeitsgruppen renommierter Schmerzforscherinnen und -forscher ergänzt, darunter Barbara Namer, heute Universität Würzburg, Jordi Serra, King’s College London, Großbritannien, Martin Schmelz und Hans-Jürgen Solinski, Universität Heidelberg, Mannheim, Ted Price, University of Texas at Dallas, USA, sowie William Renthal, Harvard University, USA.
Molekulare Kennzeichen schlafender Nozizeptoren
Die Analysen zeigen, dass schlafende Nozizeptoren durch eine spezifische molekulare Signatur definiert sind, zu der unter anderem der Oncostatin-M-Rezeptor (OSMR) gehört. „Darüber hinaus konnten wir in Experimenten am Menschen zeigen, dass Oncostatin M, der Ligand von OSMR, diese Faserpopulation selektiv moduliert. Damit gelingt erstmals eine direkte funktionelle Validierung der molekularen Zielstruktur“, erklärt Erstautor Dr. Körner.
Durch die systematische Verknüpfung funktioneller Daten mit Einzelzell-Transkriptomen ist es nun möglich, krankheitsrelevante Signalwege dieser bislang schwer zugänglichen Schmerzfasern gezielt zu analysieren. „Unsere Arbeit schafft eine neue konzeptionelle Grundlage, um die Entstehung neuropathischer Schmerzen auf molekularer Ebene zu verstehen – und eröffnet zugleich konkrete Perspektiven für die Entwicklung neuer, zielgerichteter Therapien“, so Prof. Lampert.
Prof. Lampert und Prof. Tripathy von der University of Toronto betonen die Bedeutung der Zusammenarbeit: „Diese Arbeit zeigt eindrucksvoll, wie leistungsfähig interdisziplinäre und internationale Kooperationen sind.“ Prof. Lampert ergänzt: „Diese Entdeckung markiert einen entscheidenden Fortschritt für unser Fachgebiet. Dass der überwiegende Teil der Forschungsarbeit in Aachen entstanden ist, unterstreicht die wissenschaftliche Exzellenz und das Engagement unseres Teams. Die Studie steht exemplarisch für moderne, krankheitsorientierte Neuroforschung an der Uniklinik RWTH Aachen.“
Quelle: Pressemitteilung der Uniklinik RWTH Aachen
