Mit Nanopartikeln die Blut-Hirn-Schranke überwinden

Deutschlands leistungsfähigste Cluster aus Wissenschaft und Wirtschaft einer Region zu stärken und sie auf dem Weg in die internationale Spitzengruppe zu unterstützen, das ist das Ziel des Spitzenclusterwettbewerbs des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

Daran beteiligt hatte sich äußerst erfolgreich das Biotechnologie-Cluster "Zellbasierte & Molekulare Medizin" in der Metropolregion Rhein-Neckar (BioRN), war man doch als einer der fünf bedeutendsten High-Tech-Standorte in Deutschland bereits in der ersten Runde des hochdotierten Wettbewerbs ausgezeichnet worden. Über 50 Projekte beinhaltete der Antrag des BioRN, von denen 39 genehmigt wurden.

Mittendrin Professor Gert Fricker vom Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie (IPMB) der Heidelberger Ruprecht-Karls-Universität mit drei bewilligten Anträgen. "Die Bewilligungssumme für die drei Projekte beträgt etwa 3,7 Millionen Euro", betont der Direktor der Abteilung für Pharmazeutische Technologie, dabei ist ihm an einem dieser Projekte besonders gelegen. Hinter dem kurzen Projekt-Titel "ZNS/Blut-Hirn-Schranke" verbirgt sich nicht anderes als die Entwicklung eines Trägersystems, das die ansonsten für viele Stoffe undurchdringliche Barriere für bestimmte Medikamente durchlässig machen soll.

"Das Netz der kleinen Blutgefäße im menschlichen Gehirn weist eine Gesamtlänge von etwa 600 Kilometern auf", erläutert Gert Fricker. Durch die spezielle Art der so genannten Endothelzellen in den Blutgefäßen des Gehirns können überhaupt nur wenige Substanzen, wie etwa Alkohol, Nikotin oder Narkotika, aus dem Blutkreislauf in das Zentralnervensystem (ZNS) gelangen. Toxine, Krankheitserreger, aber auch Arzneistoffe werden von den speziell ausgebildeten Endothelzellen meist nicht durchgelassen. Im Falle von Erkrankungen des ZNS ist das von großem Nachteil. Zwar können beispielsweise Tumore operativ entfernt und es kann ein Medikamentendepot bei der Operation im Gehirn angelegt werden, doch nach einer gewissen Zeit ist dieses Depot aufgebraucht und es entstehen oft neue Tumore.

Mit Hilfe von 100 bis 120 Nanometern großen Nanopartikeln der Magdeburger Firma NanoDel Technologies GmbH soll die Blut-Hirn-Schranke nun für bestimmte Medikamente durchlässig gemacht werden. "Die Blutgefäße im Gehirn haben einen Durchmesser von etwa fünf bis zehn Mikrometern", verdeutlicht Gert Fricker die Dimensionen, in denen sich diese Technik abspielt. In Zusammenarbeit mit einer Forschergruppe aus Frankfurt und der Firma NanoDel Technologies konnte die Arbeitsgruppe um Gert Fricker in ersten Tierstudien nachweisen, dass mit einem Wirkstoff versehene Nanopartikel die Blut-Hirn-Schranke passieren konnten. In dem beantragten Projekt sollen nun mit Zytostatika beladene Nanopartikel bei der Behandlung von Glioblastomen, einer besonders aggressiven Variante von Gehirntumoren mit bislang sehr schlechter Prognose für die Patienten, in einer ersten Humanstudie eingesetzt werden.

In dem zweiten geförderten Projekt des Forscherteams um Gert Fricker geht es um den Abgleich von In-vitro- zu In-vivo-Versuchen. "Viele Wirkstoffe sind schlecht löslich und damit auch schlecht verarbeitbar und werden gleich in Tierversuchen getestet", erklärt Gert Fricker. Deshalb möchte die Gruppe Zellmodelle entwickeln, mit denen es möglich ist, viele Fragen zur Resorption solch schwieriger Wirkstoffe sozusagen im Reagenzglas zu beantworten. In Zusammenarbeit mit der Darmstädter Firma Merck sollen die Ergebnisse des Zellmodells mit Befunden im Tier abgeglichen werden.

Um die Anlage subkutaner oder intramuskulärer Depots bestimmter Wirkstoffe geht es in dem dritten bewilligten Projekt, das in Kooperation mit der Heidelberger Firma Ascendis Pharma erfolgt. Mit Hilfe eines Hydrogels sollen Depots für beispielsweise Proteine im Körper angelegt werden. "Das wäre etwa für Patienten, die sich täglich Insulin spritzen müssen, von großem Vorteil, denn so ein Hydrogel-Depot mit Insulin im Körper könnte eine Woche reichen", zeigt Gert Fricker die möglichen Vorteile einer solchen Entwicklung auf.

Mit den Mitteln aus dem Spitzenclusterwettbewerb des BMBF werden in den drei Projekten von Gert Fricker für die nächsten drei Jahre Doktoranden, Postdoc-Stellen sowie Sachmittel finanziert werden. Darüber hinaus sind die durch den Spitzenclusterwettbewerb eingehenden finanziellen Mittel für die Metropolregion Rhein-Neckar von großer Bedeutung. Immerhin sollen so in insgesamt 39 bewilligten Teilprojekten neue Arzneimittel, Diagnostika und Technologieplattformen bis zum Jahr 2013 entstehen. In Forschung und Entwicklung werden dadurch nicht nur 400 Arbeitsplätze hoch qualifizierter Mitarbeiter gesichert, sondern bis zum Jahr 2018 sollen bis zu 4000 weitere Arbeitsplätze entstehen.
Stefan Zeeh

Rückfragen bitte an:
Prof. Dr. Gert Fricker
Institut für Pharmazie und
Molekulare Biotechnologie (IPMB)
der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 366
69120 Heidelberg
Tel. 06221 548336
gert.fricker@uni-hd.de

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