Wirkstofftransport mit Nano-U-Boot

Berlin -

Zytostatisch wirksame Arzneistoffe greifen in der Regel auch gesundes Gewebe an, was mit einem höheren Risiko für Nebenwirkungen einhergeht. Künftig könnten diese möglicherweise vermieden werden, denn Wissenschaftler der Hautklinik der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) haben eine neue Methode entwickelt, mit der Tumorzellen zielgenau attackiert werden könnten. Das geht aus einer im Fachjournal „Nature Nanotechnology“ veröffentlichten Studie hervor.

Nanotechnologie ist auch in der Pharmazie von zunehmendem Interesse. So werden nanotechnologischen Wirkstoffen und Arzneiformen viele verschiedene Vorteile gegenüber herkömmlich hergestellten Arzneimitteln zugesprochen. Zum einen können sie die Löslichkeit und Bioverfügbarkeit verbessern und die Resorption von Dermatika erhöhen. Sie können auch neuartige Wirkstoffe wie Peptide und Proteine stabilisieren, den Wirkstoff über eine längere Zeit abgeben („Controlles drug release“) und auch zur Ermöglichung spezieller Diagnoseverfahren eingesetzt werden.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der gezielte Transport von Wirkstoffen (Drug-Targeting) in Zielzellen. Das ist vor allem in der Krebstherapie von besonderem Interesse, um gesunde Zellen vor dem zytostatischen Effekt der Medikamente abzuschirmen. Die aktuellen Forschungsergebnisse geben neue Einblicke in die Welt der Nanopartikel. Wissenschaftler der JGU und des MPI-P haben ihren Fokus auf die Nanocarrier-Forschung gelegt, die sich auf die Veränderung der Körperverteilung von Medikamenten konzentriert. Ziel ist es, niedrigere Dosen eines Arzneistoffes bei gleicher therapeutischer Wirksamkeit einsetzen zu können. Damit können Nebenwirkungen minimiert werden.

Nanocarrier sind „Miniatur-U-Boote“ mit einer Größe von ungefähr einem Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haares mit bloßem Auge nicht erkennbar. Sie werden mit einem Wirkstoff befüllt und dienen als konzentrierte Transportbehälter. Ihre Oberfläche wird meist mit Antikörpern beschichtet, damit sie an mit Tumorzellen durchsetztem Gewebe binden können. Bisher wurden die Immunglobuline mittels chemischer Methoden aufwendig an die Nanokapseln gebunden.

Doch diese Methode habe Nachteile: „Die bisher übliche Anbindung über komplexe chemische Verfahren kann dazu führen, dass der Antikörper verändert oder gar zerstört wird beziehungsweise der Nanocarrier im Blut schnell mit Proteinen zugesetzt wird“, so Professor Dr. Katharina Landfester vom MPI-P.

Doch scheinbar reicht die simple Änderung des pH-Werts aus, um die gewünschte Bindung zu erreichen. Das zeigen die Untersuchungen der Arbeitsgruppe um Professor Dr. Volker Mailänder (JGU): „Wir haben nun nachgewiesen, dass es ausreicht, Antikörper und Nanokapsel in einer angesäuerten Lösung zusammenzuführen.“ Die Verbindung von Nanokapsel und Antikörper funktioniere unter sauren Bedingungen etwa doppelt so effizient wie im neutralen Milieu. Laut den Forschern bleibt auf dem Nanocarrier somit weniger Platz für Blutproteine, die das Andocken an eine Zielzelle verhindern könnten.

Sie konnten zeigen, dass unter physiologischen Bedingungen des Blutes der chemisch gekoppelte Antikörper fast vollständig seine Wirksamkeit verlor, während der nicht-chemisch aufgebrachte Antikörper weiterhin seine Funktion erfüllte. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass mit ihrer neuen Methode, die auf dem physikalischen Effekt der Adsorption beruht, der zielgerichtete Arzneistofftransport maßgeblich verbessert werden könnte.