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Medizinische Nanopartikel: Präzise und lokale Therapiemöglichkeit bei Lungenkrebs

03.03.2015

Nanopartikel können als zielgesteuerte Transportvehikel für Medikamente bei Lungenkrebs fungieren: Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München (HMGU) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben in einem gemeinsamen Projekt im Exzellenzcluster NIM (Nanosystems Initiative Munich) spezielle Nanotransporter entwickelt, die Wirkstoffe gezielt an ihrem Wirkungsort in der menschlichen Lunge freisetzen. Im Tumorgewebe der Lunge führte dieser Ansatz zu einer deutlich gesteigerten Effektivität derzeitiger Wirkstoffe, berichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift ‚ACS Nano‘.

Nanopartikel sind kleinste Teilchen, die bis in entlegene Körperpartien vordringen können. In der Forschung werden verschiedene Ansätze erprobt, wie Nanopartikel medizinisch genutzt werden können – beispielsweise um Substanzen an einen speziellen Ort zu befördern.


Tumorgewebe in der Lunge, Quelle: Sabine van Rijt, CPC/iLBD, Helmholtz Zentrum München

Gezielter Wirkstofftransport erstmalig an menschlichen Zellen nachgewiesen

Die Münchner Wissenschaftler haben Nanotransporter entwickelt, die den mitgeführten Wirkstoff nur in einem bestimmten Milieu freisetzen – und zwar im Bereich eines Lungentumors. Damit konnte das Team um Silke Meiners, Oliver Eickelberg und Sabine van Rijt vom Comprehensive Pneumology Center (HMGU) gemeinsam mit Kollegen des Departments Chemie (LMU) um Thomas Bein den gezielten Wirkstofftransport durch Nanopartikel erstmalig auch an menschlichen Lungenzellen nachweisen.

Tumor-Eiweiße setzen Wirkstoff aus dem Nanotransporter frei

In Tumorgewebe der Lunge finden sich hohe Konzentrationen bestimmter Proteasen - Enzyme, die Proteine spezifisch abbauen und zerschneiden können. Diese machten sich die Wissenschaftler zunutze, indem sie die Nanotransporter mit einer Hülle versahen, die nur von diesen Proteasen gespalten wird – erst dann wird der Wirkstoff freigesetzt. Im übrigen Lungengewebe sind die Protease-Konzentrationen zu niedrig, um eine Spaltung der Transporthülle zu erreichen.

„Damit können wir den Wirkstoff, beispielsweise ein Chemotherapeutikum, ganz gezielt am Wirkungsort, also im Tumor, freisetzen“, erklärt Forschungsgruppenleiterin Meiners. „Wir konnten so eine zehn- bis 25-fache Steigerung der Effektivität des Wirkstoffs im Tumorgewebe beobachten. Gleichzeitig bietet dieser Ansatz auch die Chance, die Gesamtdosis von Medikamenten zu reduzieren und damit unerwünschte Nebenwirkungen zu vermeiden.“

Weitere Studien werden nun die Sicherheit der Nanotransporter in vivo und die klinische Wirksamkeit im Tumormodell überprüfen.

Weitere Informationen

Original-Publikation:
van Rijt, S. et al. (2015): Protease Mediated Release of Chemotherapeutics From Mesoporous Silica Nanoparticles to Ex Vivo Human and Mouse Lung Tumors, ACS Nano. doi: 10.1021/nn5070343

Link zur Fachpublikation http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn5070343

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. Das Helmholtz Zentrum München ist Partner im Deutschen Zentrum für Lungenforschung. http://www.helmholtz-muenchen.de/index.html

Die LMU ist eine der führenden Universitäten in Europa mit einer über 500-jährigen Tradition. Sie bietet ein breites Spektrum aller Wissensgebiete – die ideale Basis für hervorragende Forschung und ein anspruchsvolles Lehrangebot. Es reicht von den Geistes- und Kultur- über Rechts-, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften bis hin zur Medizin und den Naturwissenschaften. 14 Prozent der 50.000 Studierenden kommen aus dem Ausland – aus insgesamt 125 Nationen. Das Know-how und die Kreativität der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bilden die Grundlage für die herausragende Forschungsbilanz der Universität. Der Erfolg der LMU in der Exzellenzinitiative, einem deutschlandweiten Wettbewerb zur Stärkung der universitären Spitzenforschung, dokumentiert eindrucksvoll die Forschungsstärke der Münchner Universität. http://www.uni-muenchen.de/index.html

Das Comprehensive Pneumoloy Center (CPC) ist ein Zusammenschluss des Helmholtz Zentrums München mit dem Universitätsklinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München und den Asklepios Fachkliniken München-Gauting. Ziel des CPC ist die Erforschung chronischer Lungenerkrankungen, um neue diagnostische und therapeutische Strategien zu entwickeln. Das CPC führt mit der Untersuchung zellulärer, molekularer und immunologischer Mechanismen von Lungenerkrankungen den Schwerpunkt der experimentellen Pneumologie an. Das CPC ist ein Standort des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL). http://www.cpc-munich.org/index.html

Das Deutsche Zentrum für Lungenforschung (DZL) ist ein nationaler Verbund, der Experten auf dem Gebiet der Lungenforschung bündelt und Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung verzahnt. Standorte sind Borstel/Lübeck/Kiel/Großhansdorf, Gießen/Marburg/Bad Nauheim, Hannover, Heidelberg und München. Ziel des DZL ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz Antworten auf offene Fragen in der Erforschung von Lungenkrankheiten zu finden und damit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung von Prävention, Diagnose und Therapie zu leisten. http://www.dzl.de/

Die Nanosystems Initiative Munich (NIM) ist eines der Forschungs-Cluster, die 2006 im Wettbewerb der Exzellenz-Initiative der Bundesregierung zur Förderung ausgewählt wurden. NIM führt über 60 Arbeitsgruppen in der Physik, Chemie, Biochemie, Biologie, Elektrotechnik, Pharmazie und der Medizin im Münchner Raum zusammen. Das Design und die Kontrolle künstlicher und multifunktionaler Nanosysteme sind die Grundpfeiler des wissenschaftlichen Programms des Exzellenzclusters. Der Einsatz dieser funktionalen Nanosysteme in komplexen und realistischen Umgebungen ist in der zweiten Förderphase der Exzellenzinitiative der zentrale Forschungsaspekt bei NIM. Künstliche Nanosysteme haben ein breit gefächertes Anwendungspotenzial in Bereichen wie der Informations- und der Biotechnologie, sowie der Medizin, aber auch bei der effizienten Nutzung der Sonnenenergie. http://www.nano-initiative-munich.de/de/


Fachliche Ansprechpartnerin am Helmholtz Zentrum München
PD Dr. Silke Meiners, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Comprehensive Pneumoloy Center, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg - Tel.: 089-3187-4673 - E-Mail: silke.meiners@helmholtz-muenchen.de

Fachlicher Ansprechpartner an der Ludwig-Maximilians-Universität
Prof. Dr. Thomas Bein, Department Chemie, Ludwig-Maximilians-Universität München, Butenandtstr. 11, 81377 München, Tel: 089-2180-77621

Weitere Informationen:

http://www.helmholtz-muenchen.de/aktuelles/uebersicht/pressemitteilungnews/artic...

Susanne Eichacker | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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