Suchtforschung: Fruchtfliegen erstmals auf Kokain

Forscher haben erstmals genetisch veränderte Fruchtfliegen entwickelt, die kokainabhängig werden können. Die Fliegen verabreichen sich selbst Kokain, wenn sie die Möglichkeit dazu haben. Das neue Modell könnte sich als äußerst wertvoll für die Entwicklung neuer Therapien zur Vorbeugung und Behandlung von Kokainmissbrauch erweisen, einem wachsenden und tödlichen Problem, das landesweit etwa 1,5 Millionen Menschen betrifft.

Die Vererbung hat einen großen Einfluss auf das Risiko, eine Kokainabhängigkeit zu entwickeln. Aufgrund der großen Zahl an Genen, die mit dem Suchtrisiko in Zusammenhang stehen, ist es jedoch schwierig zu bestimmen, welche Gene sich am besten für die Therapie eignen.

Mit ihrem neuen Fruchtfliegenmodell für Kokainkonsumstörungen hoffen die Forscher, die Biologie der Sucht aufzudecken und viel schneller als bisher möglich bessere Therapien zu finden.

Die neuen Ergebnisse wurden im Journal of Neuroscience veröffentlicht.

Hohe Ambitionen

Fliegen und Menschen reagieren auf Kokain auf bemerkenswert ähnliche Weise, sagt Dr. Adrian Rothenfluh, außerordentlicher Professor für Psychiatrie an der University of Utah und leitender Autor der Studie. „Bei niedrigen Dosen fangen sie an, herumzurennen, genau wie Menschen“, sagt Rothenfluh. „Bei sehr hohen Dosen werden sie handlungsunfähig, was auch bei Menschen der Fall ist.“

Fliegen und Menschen haben in Bezug auf Suchterkrankungen viele Gemeinsamkeiten. Fliegen besitzen etwa 75 % der menschlichen Gene, die bekanntermaßen an Krankheiten beteiligt sind, und die Insekten haben maßgeblich zur Erforschung der zugrunde liegenden Biologie anderer Substanzabhängigkeiten beigetragen.

Da Fruchtfliegen schnell wachsen und sich genetische Experimente mit ihnen leicht durchführen lassen, wäre ein Fruchtfliegenmodell für Kokainkonsumstörungen ein wertvoller erster Schritt zur Entwicklung von Therapien.

Es gibt nur ein Problem – einen sehr bedeutenden Unterschied zwischen Fliegen und Menschen – sagt Rothenfluh: „Fliegen mögen Kokain überhaupt nicht.“

Sein Forschungsteam fand heraus, dass Fruchtfliegen, wenn sie die Wahl zwischen Zuckerwasser und mit Kokain versetztem Zuckerwasser hatten, stets die drogenfreie Variante wählten, selbst wenn sie zuvor Kokain ausgesetzt waren. Um die Sucht beim Menschen besser zu verstehen, mussten die Wissenschaftler herausfinden, warum Fliegen kein Kokain nehmen – und ob es eine Möglichkeit gab, diese Barriere zu umgehen.

Die bittere Wahrheit

Travis Philyaw, PhD, Erstautor der Studie, vermutete, dass die Antwort im Geschmackssinn der Fliegen liegen könnte. „Insekten sind evolutionär darauf programmiert, Pflanzengifte zu meiden, und Kokain ist ein Pflanzengift“, sagt Philyaw, heute Wissenschaftler an der University of Washington, der die Forschung als Doktorand in Rothenfluhs Labor durchführte. „Sie haben Geschmacksrezeptoren an ihren ‚Armen‘ – ihren Tarsalsegmenten –, sodass sie ihre Hand in etwas stecken können, bevor es in ihren Mund wandert, und entscheiden: ‚Das fasse ich nicht an.‘“

Die Forscher beobachteten die Reaktion der Sinnesnerven der Fliegen auf Kokain und fanden heraus, dass die Substanz die Bittergeschmacksrezeptoren in den Tarsalsegmenten der Fliegen stark aktiviert. Als die Forscher die Aktivität dieser Bittergeschmacksnerven dämpften, sodass die Fliegen keine bitteren Aromen mehr wahrnehmen konnten, entwickelten sie tatsächlich eine Vorliebe für kokainhaltiges Zuckerwasser gegenüber normalem Zuckerwasser. Die Dosierung war entscheidend – Fliegen konsumierten freiwillig nur geringe Konzentrationen von Kokain –, doch die Vorliebe entwickelte sich bemerkenswert schnell, innerhalb von 16 Stunden nach der ersten Einnahme.