Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Antikörpern aus der Wüste zu den erkrankten Zellen

05.06.2014

Der Einsatz von Nanopartikeln gilt in der Krebsforschung als vielversprechender Ansatz, um Tumorzellen aufzuspüren und zu bekämpfen.

Bislang scheitert die Verwendung aber häufig daran, dass das menschliche Immunsystem sie erkennt und ausschleust, bevor sie ihre Aufgaben erfüllen. Forscher des HZDR und des University College in Dublin haben nun Nanopartikel entwickelt, die sowohl die Abwehrsysteme des Körpers umgehen als auch ihren Weg zu den erkrankten Zellen finden können. Dafür verwendeten sie Fragmente von Antikörpern, die nur bei Kamelen und Lamas vorkommen. Die Teilchen waren so selbst unter Bedingungen erfolgreich, die der Situation im Patienten sehr ähnlich sind.


Mit Hilfe von Proteinen können Nanopartikel so funktionalisiert werden, dass sie sich spezifisch an bestimmte Krebszellen binden. Dadurch wird es möglich, Tumore aufzuspüren.

CBNI, UCD


Das Virtuelle Institut „NanoTracking“ am HZDR entwickelt Nanomaterialien für die Krebsdiagnostik und -therapie. Die Teilchen sollen im Körperinneren zu Tumorzellen wandern und diese sichtbar machen.

HZDR/Frank Bierstedt

„Wir müssen momentan drei große Herausforderungen meistern“, beschreibt Dr. Kristof Zarschler vom Helmholtz Virtuellen Institut NanoTracking am HZDR den aktuellen Stand der Forschung.

„Zunächst müssen wir möglichst kleine Nanopartikel herstellen. Deren Oberfläche müssen wir anschließend so modifizieren, dass die Proteine im menschlichen Körper sie nicht umhüllen und auf diese Weise unwirksam machen. Und damit sie überhaupt ihre Aufgabe erfüllen können, müssen wir ihnen auch noch einen Weg zu den erkrankten Zellen zeigen.“ Um dies zu erreichen, haben die Rossendorfer Forscher Nanopartikel aus Siliziumdioxid mit Fragmenten von Kamel-Antikörpern kombiniert.

Im Gegensatz zu konventionellen Antikörpern, die aus zwei leichten und zwei schweren Protein-Ketten bestehen, sind sie bei Kamelen und Lamas weniger komplex aufgebaut und besitzen nur zwei schwere Ketten. „Aufgrund dieser vereinfachten Struktur lassen sie sich leichter herstellen als die normalen Antikörper“, erläutert Zarschler.

„Da wir außerdem nur ein spezielles Fragment benötigen – nämlich den Teil des Moleküls, der an bestimmte Krebszellen bindet –, wird es möglich, die Nanopartikel viel kleiner zu gestalten.“ Durch Modifizierungen der Nanopartikel-Oberfläche wird es für das Immunsystem außerdem schwieriger, die körperfremden Stoffe zu erkennen. Dadurch gelangen die Nanopartikel überhaupt erst zu ihrem Ziel.

Denn im menschlichen Körper sollen die ultrakleinen Teilchen den Rezeptor des sogenannten Epidermalen Wachstumsfaktors (epidermal growth factor receptor, EGFR) aufspüren. Bei verschiedenen Tumorarten wird dieses Molekül vermehrt gebildet und/oder liegt in mutierter Form vor, was dazu führt, dass die Zellen unkontrolliert wachsen und sich vermehren. Bei Experimenten konnten die Rossendorfer Forscher zeigen, dass Nanopartikel, die mit den Fragmenten der Kamel-Antikörper kombiniert wurden, an den Krebszellen verstärkt binden. „Der EGFR ist quasi das Schloss, zu dem unser Antikörper wie ein Schlüssel passt“, beschreibt Zarschler den Vorgang.

Zu diesem Ergebnis kamen sie sogar bei Versuchen im menschlichen Blutserum – einem biologisch relevantem Milieu, wie es die Wissenschaftler formulieren: „Das bedeutet, dass wir die Tests unter Bedingungen durchgeführt haben, die der Realität im menschlichen Körper sehr ähnlich sind“, erklärt Dr. Holger Stephan, der das Projekt leitet. „Das Problem bei vielen Studien ist momentan, dass künstliche Umgebungen gewählt werden, in denen keine Störfaktoren vorkommen. Das liefert zwar schöne Ergebnisse, ist im Endeffekt aber nutzlos, da die Nanopartikel spätestens bei Experimenten unter komplexeren Bedingungen versagen. Diese Gefahr konnten wir in unserem Fall zumindest reduzieren.“

Bis die Nanopartikel eingesetzt werden können, um in Menschen Tumore zu diagnostizieren, wird nach Ansicht der Forscher allerdings noch einige Zeit vergehen. „Die erfolgreichen Tests haben uns einen weiteren Schritt nach vorne gebracht“, erzählt Stephan. „Der Weg in die Klinik ist trotzdem noch weit.“ Das Ziel der nächsten Stufe: die Nanopartikel, die derzeit einen Durchmesser von etwa 50 Nanometer haben, auf eine Größe von weniger als zehn Nanometer zu verkleinern. „Das wäre optimal“, erläutert Zarschler. „Dann würden sie nur kurze Zeit im Menschen verbleiben – gerade so lange, bis der Tumor aufgespürt ist.“

_Publikation: K. Zarschler u.a., Diagnostic nanoparticle targeting of the EGF-receptor in complex biological conditions using single-domain antibodies, Nanoscale (2014), DOI: 10.1039/c4nr00595c

Weitere Informationen:

http://www.hzdr.de/presse/nanopartikel_egfr

Simon Schmitt | Helmholtz-Zentrum

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Krebsdiagnostik: Pinkeln statt Piksen?
25.05.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Kugelmühlen statt Lösungsmittel: Nanographene mit Mechanochemie
25.05.2018 | Technische Universität Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics