Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tarnkappen-Effekt bei Nanocarriern als Medikamenten-Transporter künftig noch besser nutzbar

16.02.2016

Wissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) entschlüsseln Stealth-Effekt von Nanocarriern gegen Fresszellen des Immunsystems.

Mithilfe von „Medikamenten-Transportern“, sogenannten Nanocarriern, gelangen Wirkstoffe an erkrankte Stellen im Körper. Dort forcieren sie den Heilungsprozess. Damit die Fresszellen des Immunsystems sie aber nicht vor Erreichen des Wirkortes aufspüren, sind die Nanocarrier-Oberflächen mit dem biokompatiblen Polymer Polyethylenglykol (PEG) versehen.


Nanocarrier (gelb) werden von komplexen Mischungen aus Proteinen bedeckt, bevor sie mit Zellmembranen interagieren und dann aufgenommen werden.

© MPI-P

Dieses rekrutiert bestimmte Proteine aus dem Blutplasma und bildet dadurch eine Art Tarnkappe auf den Nanocarriern. Deshalb heißt das Prinzip auch Tarnkappen-Effekt oder Stealth-Effekt. Wissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz und des MPI-P fanden nun heraus, welche speziellen Proteine an das PEG anhaften müssen.

Auf Basis dieser Entdeckung, veröffentlicht in der Februar-Ausgabe des Magazins Nature Nanotechnology, lassen sich Nanocarrier als Medikamenten-Transporter besser vor den Fresszellen des Immunsystems verbergen. Die Wissenschaftler haben diese Erkenntnis bereits auf andere Polymere, sogenannte Polyphosphate, übertragen. Diese sind im Vergleich zu PEG biologisch abbaubar und daher hoffnungsvolle Kandidaten für Wirkstoffträger in der langfristigen Therapie von chronischen Krankheiten.

Proteinbeladung bestimmt Stealth-Effekt

Die Eigenschaft von PEG, Nanocarrier und andere Substanzen länger im Blut zirkulieren zu lassen, ist in der Medizin bereits bekannt. Allerdings wurde sie bisher damit erklärt, dass PEG eine Verminderung der Gesamtproteinbelegung der Nanocarrier-Oberfläche bewirkt. Die Arbeit von Dr. Frederik Wurm und Prof. Dr. Katharina Landfester vom MPI-P und von Univ.-Prof. Dr. Volker Mailänder von der Universitätsmedizin Mainz führt in dieser Art der Oberflächenmodifikation allerdings einen Paradigmenwechsel herbei:

Zusammen mit ihren Kollegen konnten die Forscher zeigen, dass nicht die Verminderung einer Proteinanhaftung wesentlich für den Stealth-Effekt ist, sondern die zusätzliche Anreicherung von bestimmten Proteinen. So stellt nicht PEG selbst die Tarnkappe dar, sondern die Anhaftung von spezifischen Proteinen aus dem Blutplasma, allen voran das Apolipoprotein J, auch Clusterin genannt. Durch die selektive Adsorption des Clusterins wird die Tarnung der Nanocarrier erst ermöglicht, damit sie an ihrem jeweiligen Zielort im Körper ankommen.

Dies fanden die Ärzte und Biowissenschaftler heraus, indem sie verschiedene Nanocarrier veränderten und vergleichende Studien mit den anhaftenden Proteinen durchführten. „Mithilfe der hochauflösenden Massenspektrometrie konnten wir aus dem komplexen Gemisch des Blutplasmas genau analysieren, welche Proteine auf den Nanocarriern haften bleiben und wie sich diese zusammensetzen“, erklärt Mailänder.

„Durch diese Erkenntnisse gelang es uns ebenfalls, eine neue Substanzklasse als Alternative zu PEG zu etablieren: Polyphosphat lässt sich vollständig biologisch abbauen, während das derzeit verwendete PEG bei einer Langzeitabgabe im Körper akkumulieren und Unverträglichkeiten hervorrufen kann“, ergänzt Wurm. „Dieses Ergebnis eröffnet auch die Möglichkeit, vollständig auf künstliche Materialien zu verzichten und für den Stealth-Effekt natürlich vorkommende Proteine zu nutzen“.

Landfester fügt hinzu: „Mainz bietet für ein solches Forschungsprojekt einen einzigartigen Standort, weil es polymere Synthese, Kolloidchemie und Biomedizin kombiniert und somit eine ideale Ausgangsituation darstellt“. „Nanocarrier spielen in der therapeutischen Anwendung eine wichtige Rolle. Die neuen Erkenntnisse von Dr. Mailänder und Dr. Wurm auf diesem Forschungsfeld haben Meilensteincharakter“, so der Wissenschaftliche Vorstand der Universitätsmedizin Mainz, Univ.-Prof. Dr. Ulrich Förstermann.

Wirkstoffe gelangen effizient ans Ziel

Diese Erkenntnisse werden die Entwicklung neuer Medikamente zur Bekämpfung von erkranktem Gewebe, beispielsweise Tumoren, wesentlich beeinflussen. So kann damit beispielsweise die Gesamtdosis bei verlängerter Wirkzeit reduziert werden. Dies ist insbesondere für nebenwirkungsreiche chemotherapeutische Tumorbehandlungen entscheidend.

Über das Projekt:
Gefördert wird das Projekt vom Sonderforschungsbereich SFB 1066 „Nanodimensionale polymere Therapeutika für die Tumortherapie“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie vom Forschungszentrum für Immuntherapie (FZI) der Universität Mainz und von „BiomaTiCS – Biomaterials, Tissues and Cells in Science“.

Weitere Informationen:

http://www.mpip-mainz.mpg.de/Stealth-Effekt_von_Nanocarriern

Verena Hochrein | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa
27.02.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Neurobiologie - Vorausschauend teilen
27.02.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik