In einer bahnbrechenden Studie, die Hoffnung für Betroffene seltener genetischer Erkrankungen weckt, haben Forscher der New York University (NYU) Grossman School of Medicine eine neue Methode entwickelt, um Coenzym Q10 (CoQ10)-Mängel zu behandeln. Diese Mängel, die oft zu schweren neurologischen Störungen führen, könnten künftig durch die Ergänzung mit kleinen Vorläufer-Molekülen bekämpft werden – eine Alternative zu herkömmlichen CoQ10-Nahrungsergänzungsmitteln, die das Gehirn nur schwer erreichen. Die Ergebnisse, die am 9. Juli 2025 in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, basieren auf Experimenten an Mäusen und einer erfolgreichen Behandlung eines achtjährigen Jungen. Die Studie wurde teilweise vom National Institutes of Health (NIH) finanziert und könnte den Weg für personalisierte Therapien bei mitochondrialen Erkrankungen ebnen.
Der Hintergrund: CoQ10 als Schlüsselmolekül der Zellenergie
Coenzym Q10 ist ein essenzielles Molekül, das in den Mitochondrien – den „Kraftwerken“ der Zellen – eine zentrale Rolle bei der Energiegewinnung spielt. Es hilft beim Abbau von Nährstoffen wie Zucker und Fetten, um die Zellen mit Energie zu versorgen. Ein Mangel an CoQ10, verursacht durch genetische Defekte in der Produktion, führt zu sogenannten primären CoQ10-Mangelkrankheiten. Diese seltenen Erbkrankheiten äußern sich häufig in neurologischen Symptomen wie Lähmungen, Bewegungsstörungen oder Entwicklungsverzögerungen und können tödlich verlaufen.
Bisherige Ansätze, CoQ10 direkt als Nahrungsergänzungsmittel zuzuführen, stoßen an Grenzen: Das Molekül dringt nur schwer ins Gehirn ein, wo es am dringendsten benötigt wird. Forscher unter der Leitung von Dr. Michael Pacold von der NYU haben nun einen alternativen Weg gefunden. Sie identifizierten die Biosynthese-Route für die „Kopfgruppe“ von CoQ10 und entdeckten, dass Vorläuferverbindungen wie 4-Hydroxymandelat (4-HMA) und 4-Hydroxybenzoat (4-HB) den Körper dazu anregen, eigenes CoQ10 herzustellen. Diese kleineren Moleküle sind leichter verdaulich und können effektiver in die Zellen gelangen.
„Unsere Entdeckung zeigt, dass nicht CoQ10 selbst, sondern seine kleineren, besser verarbeiteten Vorläufer die neurologischen Symptome eines primären CoQ10-Mangels stabilisieren oder sogar verbessern können“, erklärt Dr. Pacold in einer Pressemitteilung des NIH. „Das ist, soweit wir wissen, die erste Demonstration eines solchen Effekts.“
Erfolgreiche Tests an Mäusen: Von tödlichem Mangel zu normaler Lebensdauer
Die Studie begann mit Tiermodellen. Die Forscher untersuchten Mäuse, denen das Enzym HPDL fehlte – ein Defekt, der bei Menschen eine extrem seltene, tödliche neurologische Entwicklungsstörung verursacht. Ohne HPDL sterben Mäuse normalerweise innerhalb der ersten 15 Lebenstage an schweren mitochondrialen Dysfunktionen, einschließlich verkleinerter Mitochondrien und abnormer Gehirnentwicklung im Kleinhirn, das für Bewegungen verantwortlich ist.
Herkömmliche CoQ10-Supplemente oder verwandte Verbindungen brachten keine Verbesserung. Doch eine orale Ergänzung mit 4-HMA oder 4-HB ab der ersten Lebenswoche veränderte alles: Fast alle behandelten Mäuse überlebten die typische Lebensdauer von 18 Monaten oder länger. Die Behandlung mit 4-HMA kehrte viele Symptome teilweise um, darunter die verkleinerten Mitochondrien und die fehlerhafte Gewebeentwicklung im Kleinhirn.
Um den Mechanismus zu verstehen, nutzten die Wissenschaftler isotopische Markierung: Sie verfolgten, wie 4-HMA und 4-HB in den Mäusen verarbeitet wurden. Erstaunlicherweise stammte mehr als die Hälfte des CoQ10-Äquivalents aus diesen Supplementen, was bestätigt, dass der Körper sie effizient in CoQ10 umwandelt.
Vom Labor zum Patienten: Eine dramatische Wende bei einem Jungen
Ermutigt von den Tierstudien wagten die Forscher den Schritt zum Menschen. Sie behandelten einen achtjährigen Jungen, der an einer fortschreitenden Lähmung litt, verursacht durch Mutationen im HPDL-Gen. Innerhalb von nur drei Monaten war der Junge von einem aktiven Kind, das rennen und Sport treiben konnte, auf einen Rollstuhl angewiesen. Er fiel mehrmals täglich hin und litt unter übermäßigen Muskelkontraktionen.
Die Behandlung mit 4-HB, aufgelöst in Wasser, begann mit einer hohen Dosis im ersten Monat, gefolgt von reduzierten Mengen. Die Ergebnisse waren beeindruckend: Innerhalb der ersten zwei Wochen verbesserten sich verschiedene motorische Funktionen. Über acht Monate hinweg stabilisierten sie sich oder besserten sich weiter. Der Junge fiel nun weniger als einmal pro Woche, konnte nach etwa eineinhalb Monaten wieder rennen und nach vier Monaten sogar Fahrrad fahren.
Diese Fallstudie ist ein Meilenstein: Sie zeigt, dass CoQ10-Vorläufer nicht nur in Tieren, sondern auch beim Menschen wirksam sind und neurologische Schäden rückgängig machen können. „Das Kind hat eine dramatische Verbesserung erlebt, die wir auf die Erhöhung des CoQ10-Spiegels zurückführen“, betont Pacold.
Weitreichende Implikationen für die Medizin
Die Studie öffnet Türen für neue Therapien bei einer Vielzahl mitochondrialer Erkrankungen, die mit CoQ10-Mängeln einhergehen. Primäre CoQ10-Mangelkrankheiten sind zwar selten, betreffen aber Tausende weltweit und sind oft lebensbedrohlich. Die Methode könnte auch auf andere neurologische Störungen angewendet werden, bei denen Mitochondrien gestört sind, wie Parkinson oder bestimmte Formen der Epilepsie.
Finanziert wurde die Forschung unter anderem durch mehrere NIH-Institute, darunter das National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), das National Cancer Institute (NCI) und das National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS). Zusätzlich unterstützten Stiftungen wie die Damon Runyon Cancer Research Foundation und die Pershing Square Foundation das Projekt.
Experten warnen jedoch: Obwohl vielversprechend, handelt es sich um eine experimentelle Behandlung. Weitere klinische Studien sind notwendig, um Sicherheit und Wirksamkeit bei einer größeren Patientengruppe zu prüfen. „Das ist ein erster Schritt, aber ein großer“, sagt Dr. Brian Doctrow vom NIH, der den Bericht verfasst hat.
Verwandte Entwicklungen und Ausblick
Die NIH-Veröffentlichung verknüpft diese Entdeckung mit anderen Forschungsgebieten, wie der Rolle von Mitochondrien bei Fettleibigkeit, Parkinson oder sogar COVID-19-bedingten Schäden. Weitere Studien erkunden, wie Neuronen Fett als Brennstoff nutzen oder wie Organoide mit spezialisierten Blutgefäßen gezüchtet werden können.
Für Betroffene und Familien bedeutet das: Hoffnung auf zugänglichere Behandlungen. Wer mehr erfahren möchte, kann die vollständige Studie in Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-09246-x) nachlesen oder die NIH-Website besuchen. In einer Zeit, in der personalisierte Medizin an Bedeutung gewinnt, könnte diese Entdeckung ein Paradigmenwechsel sein – von Symptombekämpfung hin zu Ursachenbehandlung.
