Mit Zellen reden

Damit ein Organismus entstehen und funktionieren kann, müssen die einzelnen Zellen untereinander Informationen austauschen, also miteinander kommunizieren. Kann man diese Sprache erlernen und Zellen „ansprechen“?

Man kann: Cameron Alexander und George Pasparakis von der University of Nottingham (Großbritannien) ist es gelungen, eine Konversation zwischen Bakterienzellen und künstlichen Polymer-Vesikeln zu vermitteln. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, läuft die erste „Verständigung“ über Zuckerbausteine auf der Vesikeloberfläche. Anschließend übertragen die Vesikel Informationen auf die Zellen – in Form von Farbstoffmolekülen.

Komplexe Strukturen aus vielen Zuckerbausteinen auf der Oberfläche von Zellen sind die „Sprache“, über die Vorgänge wie die Zellerkennung laufen, beispielsweise bei der Differenzierung von Gewebe oder der Identifizierung von körpereigenen Zellen und feindlichen Invasoren. Wissenschaftler würden gerne diesen so genannten Glycocode nutzen, um Zellen gezielt „anzusprechen“ und direkt in zelluläre Vorgänge einzugreifen, etwa zur Behandlung von Krankheiten oder um die Neubildung verletzter Gewebe zu steuern.

Die britischen Wissenschaftler beschreiten einen interessanten Weg, um mehr über die „Sprache“ von Zellen zu lernen: Sie konstruieren Vesikel, kleine Käpselchen, deren Hülle aus speziellen Polymerbausteinen besteht. Der besondere Trick: Die Polymerketten tragen Seitenketten mit Glucose-Einheiten, die dann auf der Vesikeloberfläche exponiert sind.

Die Forscher bringen die Vesikel mit Bakterien zusammen, die Glucose-bindende Proteine auf der Oberfläche tragen. Je nach Polymerzusammensetzung und Größe der Vesikel variiert das Verhalten der Bakterien. Unter anderem fanden sich einzelne Bakterien, die sehr feste Bindungen zu großen Vesikeln eingehen. Solche assoziierten Bakterien sind in der Lage, molekulare „Informationen“ von den Vesikeln zu erhalten: Ein Farbstoff, mit dem die Vesikel zuvor befüllt worden waren, tritt spezifisch ins Innere dieser Bakterien über.

„Unsere Vesikel sind als einfache Nachbauten lebender Zellen anzusehen,“ sagt Alexander, „die mit echten Zellen sowohl über den Zuckercode der Oberfläche als auch über Signalmoleküle im Vesikelinneren kommunizieren können.“ Vorstellbare Anwendungen sind Transporter für Wirkstoffte, die Arzneien spezifisch an bestimmte Zielzellen liefern, oder für Antibiotika, die ihre toxische Fracht ausschließlich an Krankheitserreger weitergeben.

Angewandte Chemie: Presseinfo 22/2008

Autor: Cameron Alexander, University of Nottingham (UK), http://www.nottingham.ac.uk/pharmacy/stafflookup/staff-list.php

Angewandte Chemie 2008, 120, No. 26, 4925-4928, doi: 10.1002/ange.200801098

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