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Winzige Partikelpost mit heilender Fracht

05.10.2012
Wissenschaftler der Universität Bonn erforschen zusammen mit ihren Kollegen in München und Berlin Nanopartikel, die Gene und Ersatzzellen im Körper genau dahin schleusen, wo sie gebraucht werden.
Die Gutachter der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) bezeichneten die interdisziplinäre Forschergruppe Nanoguide/FOR 917 als einen richtungweisenden Verbund, der weltweit einzigartig sei. Die DFG fördert die Wissenschaftler nun für weitere drei Jahre mit rund zwei Millionen Euro.

Der Immunologe und Medizin-Nobelpreisträger Paul Ehrlich (1854-1915) hatte bereits die Vision, Wirkstoffe nicht einfach im ganzen Körper zu verteilen, sondern genau dorthin zu bugsieren, wo sie gebraucht werden. Er verglich diese Substanzen mit „Zauberkugeln“.
Diesem Traum ist eine Forschergruppe der Universität Bonn, der Technischen Universität München, der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Berlin ein großes Stück näher gekommen. „Wir haben Methoden entwickelt, wie sich mit Nanopartikeln Gene und Zellen im Körper gezielt an den Bestimmungsort bringen lassen“, berichtet Prof. Dr. Alexander Pfeifer, Direktor des Instituts für Pharmakologie und Toxikologie der Universität Bonn und Sprecher der Forschergruppe.

Als winzige „Briefträger“ dienen magnetische Nanopartikel

Dieses Kunststück geschieht mit unsichtbaren Kräften scheinbar wie von Zauberhand – mit Hilfe von Magneten. „Damit lassen sich Gene oder lebende Zellen genau platzieren, wenn sie vorher mittels magnetischer Nanopartikel magnetisiert wurden“, sagt die Biologin Dr. Katrin Zimmermann, wissenschaftliche Mitarbeiterin in Prof. Pfeifers Team. So nehmen etwa therapeutisch einsetzbare Zellen die magnetischen Nanopartikel auf und werden dadurch selbst magnetisch. Darüber hinaus können Viren als Genfähren ebenfalls an die winzigen Magnetpartikel gekoppelt werden. Mit den eingeschleusten Genen lassen sich krankhafte Zellen umprogrammieren.

Die „Briefträger“ für die Wirkstoffpost bestehen aus winzigen magnetischen Eisenoxiden mit unterschiedlicher Hülle von 20 bis 50 Nanometern (Tausendstel Millimeter) Durchmesser, die unschädlich für Zellen sind. Ein Magnet, der sich außen am Körper befindet, leitet die Partikel zum gewünschten Ort oder Organ.

Wirkstoffe und Zellen bleiben an verletztem Gewebe haften

Bislang sind die Patienten keine Menschen, sondern Mäuse. Die Wissenschaftler zeigten zum Beispiel an den Tieren, dass sich mit dieser Technologie etwa Zellen oder Genfähren gezielt zu verletztem Gewebe schleusen lassen. „Der Magnet sorgt zusammen mit den Nanopartikeln dafür, dass die Zellen, Wirkstoffe oder Viren am gewünschten Ort haften bleiben“, berichtet Prof. Pfeifer. Spritzt man die Zellen oder Genfähren dagegen ohne Nanopartikel direkt in das Herz oder die Gefäße, werden sie vom Blutstrom einfach weggespült.
Der Fokus liegt auf dem Herzkreislaufsystem

Mit der Nanomethode lassen sich vielleicht auch einmal bei Arteriosklerose die gefürchteten Ablagerungen behandeln, indem entsprechende Wirksubstanzen direkt in den Blutgefäßen an die Plaques herangeführt werden, wo sie ihre heilende Wirkung entfalten. Die beteiligten Forscher wollen mit den Nanopartikeln auch Nebenwirkungen reduzieren, weil damit die Substanzen nicht im ganzen Körper verteilt werden und unerwünschte Reaktionen auslösen. Auch bei Tumorerkrankungen suchen Wissenschaftler fieberhaft nach Wegen, wie die häufig mit starken Nebenwirkungen verbundenen Chemotherapeutika ausschließlich auf das Krebsgeschwür wirken.

Die Forschergruppe richtet ihren Fokus auf das Herzkreislaufsystem. So beschäftigen sich Herzchirurgen des Bonner Universitätsklinikums und Physiologen der Universität Bonn mit der therapeutischen Zell- und Genpositionierung im Infarktgewebe und der Generierung von Herzschrittmacherzellen. Darüber hinaus untersuchen Forscher des Instituts für Pharmakologie der Universität Bonn an geschädigten Gefäßen Signalwege im Bereich der Grundlagenforschung.

Großes Lob von der Deutschen Forschungsgemeinschaft

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hält die Ergebnisse der Forschergruppe für so bedeutend, dass sie in den nächsten drei Jahren mit rund zwei Millionen Euro weitergefördert wird. „Die Gutachter der DFG sehen in der Forschergruppe einen richtungweisenden Verbund, der weltweit einzigartig ist“, berichtet Prof. Pfeifer. Die Gutachter lobten insbesondere das große Spektrum der beteiligten Disziplinen – von der Medizin über die Physik bis hin zur Biologie und Pharmakologie. In der neuen Förderperiode konzentrieren sich die Wissenschaftler auch auf sogenannte Mikrobläschen. „Dabei handelt es sich um gasgefüllte Lipidbläschen, an die Nanopartikel gekoppelt sind und nach orts-spezifischer Positionierung mit Hilfe eines Magneten durch Ultraschallpulse zum Platzen gebracht werden können“, sagt Dr. Katrin Zimmermann.
Kontakt:

Prof. Dr. med. Alexander Pfeifer
Direktor des Instituts für Pharmakologie und
Toxikologie der Universität Bonn
Tel: 0228-287-51300 oder 287-51302
E-Mail: alexander.pfeifer@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de
http://www.pharmazentrum.uni-bonn.de/

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