Forscher haben ein neues Prinzip entwickelt, um wenige hundert Nanometer große Wirkstoff-Kapseln zu Blutgefäßzellen zu schicken. Sie verwendeten geladene Polymere mit der passenden Fettlöslichkeit, um Zelltypen allein anhand deren biophysikalischer Eigenschaften erkennen zu können.
Bisher haben Forscher Moleküle auf die Oberfläche der Nanopartikel platziert, die an Proteine auf der Zielzelle binden. „Das Besondere an unserer Entdeckung ist, dass zum ersten Mal eine Zelle angepeilt wird, ohne auf das Liganden-Rezeptor-Prinzip zurückzugreifen”, sagt Prof. Dr. Prasad Shastri, Direktor des Instituts für Makromolekulare Chemie und Mitglied das Exzellenzclusters BIOSS Centre for Biological Signalling Studies der Universität Freiburg und Leiter der Studie. Die Rezeptoren wirken im bisher üblichen Verfahren wie eine biologische Postleitzahl. Aber die Adresse der Tumoren verändert sich mit der Zeit. Um die Medikamentenpakete genauer zustellen zu können, fertigten Shastri und sein Team Partikel an, die sogenannte Endothelzellen biophysikalisch anpeilen. „Diese Methode, Nanopartikel zu adressieren, braucht keine biologische Postleitzahl. Dies ist ein wichtiger Schritt, um Nanopartikel für die Krebstherapie zu entwickeln“, sagt Julia Voigt, Erstautorin der Publikation. Das Immunofluoreszenzbild zeigt Nanopartikel, die an Endothelzellen gebunden sind. Die roten Partikel werden orange, wenn sie an den grün markierten Caveolae andocken. © Quelle: Julia Voigt / Prasad Shastri
Krebsgewebe ist gierig und Tumore brauchen eine stetige Nährstoffzufuhr. Dazu entstehen am Tumor eigens Blutgefäßsysteme. „In dem wir die Endothelzellen angreifen, aus denen diese Blutgefäße bestehen, hungern wir den Tumor aus und erledigen ihn in einem Aufwasch“, sagt Jon Christensen, der an Metastasen forscht und Ko-Autor der Studie ist.
Neuer Ansatz zur Anlieferung von Wirkstoffen Nanopartikel werden in der Krebstherapie verwendet, um Medikamente an Zellen zu liefern. In den Körper injiziert, erreichen die winzigen Pillen die Tumorzellen über das Blut. Wenn sie ihr Ziel finden, müssen sie von den Zellen absorbiert werden, damit die Pille wirken kann. Diesen Mechanismus nennt man rezeptorvermittelte Endozytose. Shastri und sein Team zielen mit der neuen Methode auf Transportprozesse ab, die besonders in Endothelzellen vorkommen. Auf diesen sind besonders viele sogenannte Caveolae zu finden. Eine Caveola ist eine Fettstruktur auf der Zellmembran und eines der vielen Tore zum Zellinneren. Shastri und sein Team entdeckten, dass Nanopillen, die mit Lipiden und negativ geladenen Polymeren ausgestattet sind, vorzugsweise durch diese Tore eintreten. „Wie genau die geladenen Polymere den Partikeln ermöglichen, diese Tür zu öffnen, ist noch unklar. Aber wir sind zuversichtlich, dass dank dieser Methode und mit weiterer Forschung ein völlig neuer Ansatz der Anlieferung von Wirkstoffen entstehen kann“, sagt Shastri. Originalpublikation: Differential uptake of nanoparticles by endothelial cells through polyelectrolytes with affinity for caveolae Julia Voigt et al.; PNAS Online Early Edition, doi: 10.1073/pnas.1322356111; 2014
