Pharmazeutische Zeitung online

Großer Auftritt für winzige Partikel

05.02.2001
Datenschutz bei der PZ

NANOTECHNOLOGIE

Großer Auftritt für winzige Partikel

von Elke Wolf, Frankfurt am Main

Mit Antisense-Wirkstoffen haben Wissenschaftler hoch potente Arzneistoffe entwickelt. Das Problem: Diese Substanzen können nur innerhalb der Zelle effektiv zuschlagen, um die Synthese pathogener Proteine zu unterbinden. Aber genau daran hapert es. Bislang gibt es für Antisense-Moleküle keine geeigneten Transportvehikel, um zelluläre Barrieren zu überwinden. Um dieses Manko zu beheben, unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) einen Frankfurter Forschungsverbund mit knapp 2 Millionen DM.

Antisense-Moleküle sind nur einige von vielen Wirkstoffen, denen die Passage der Zellmembran zum Verhängnis wird. "Die Kühlschränke der Forschungslabors sind voll von Biopharmazeutika. Aber keiner nutzt sie, weil die Technologie fehlt, sie in die Zelle zu ihrem Wirkort zu schleusen", erklärte Dr. Wolf M. Bertling von der November AG anlässlich einer Pressekonferenz. Die November AG ist der Industriepartner des Forschungsverbundes, der an einer geeigneten "Verpackung" für die Arzneistoffe arbeitet und zu dem mehrere Arbeitsgruppen der Frankfurter Universität und das Georg-Speyer-Haus gehören.

Professor Dr. Jörg Kreuter vom Institut für Pharmazeutische Technologie, Koordinator des Projektes, sieht in Nanopartikeln aussichtsreiche Kandidaten für das Drug Targeting, den gezielten Transport des Wirkstoffs an den gewünschten Wirkort. Bei den winzigen Partikeln handelt es sich um Polymer-Tröpfchen, in deren Matrix ein Arzneistoff eingebettet wird. Sie sind so klein, dass sie sich nach Injektion in die Blutbahn auch durch die engsten Blutgefäße schlängeln können. Mit Molekülen ausgestattet, die die Oberfläche der Zielzellen erkennen, reichern sich Nanopartikel in verschiedenen soliden Tumoren an, berichtete Kreuter. "Zusätzlich werden aber auch künstliche Viruskapside und Liposomen als `trojanische Pferde´ getestet." Vermutlich kommt es auch auf die Eigenschaften des jeweiligen Arzneistoffs an, welcher Träger geeignet ist. Kreuter erhofft sich einen Einsatz der Transportvehikel in der Therapie von HIV, Herpes simplex sowie von Krebserkrankungen.

Nanotechnologie in der HIV-Forschung

Zusammen mit dem Georg-Speyer-Haus konnten die Frankfurter Technologen bereits experimentelle Erfolge bei HIV-Arzneistoffen erzielen. Je nach Überzugsmaterial reichern sich Nanopartikel in Makrophagen an. Diese spielen eine wichtige Rolle beim Voranschreiten der Infektion und der Aids-Erkrankung. Makrophagen sind ein Reservoir für das Virus, das die wichtigen Abwehrzellen nicht zerstört, sondern als Vermehrungsort missbraucht.

"Zellkultur- und Tierexperimente haben gezeigt, dass Virustatika mit Hilfe von Nanopartikeln wesentlich effektiver in Makrophagen transportiert werden. Saquinavir war zum Beispiel in Zellkulturen 10- bis 20-mal wirksamer", informierte Kreuter. Die Aufnahme der Nanopartikel in die Zellen und der anschließende Abbau der Trägerpartikel ist abhängig von der Größe, dem Material und der Konzentration der Partikel. Die Trägersysteme zeigten dabei in den verwendeten Konzentrationen keine toxischen Effekte.

Die Nano-Vehikel sollen aber auch neue Arzneistoffe wie Antisense-Moleküle in die Zelle schleusen. Antisense-Wirkstoffe sind pharmazeutische Substanzen, die hoch selektiv an einzelsträngige Virus-DNA und Boten-RNA binden und dadurch die Synthese eines Proteins in der Zelle unterbinden.

Bei einer Infektion mit dem Herpes-simplex-Virus oder HIV befallen diese Viren menschliche Zellen und schleusen ihre genetische Information in den Zellkern. Die befallenen Zellen produzieren nun über den Weg der DNA und der Boten-RNA Virusproteine und unterhalten dadurch die virale Infektion. Antisense-Wirkstoffe bieten nun die Möglichkeit, die Produktion selektiv zu unterbinden und dadurch die Infektion zu bekämpfen. Der Nachteil: Ohne ein geeignetes Transportvehikel können sie ihr Ziel in der infizierten Zelle nicht erreichen. Dies hat einen umfassenden Einsatz von Antisense-Wirkstoffen zu therapeutischen Zwecken bisher vielfach verhindert. Dem Abhilfe zu schaffen, ist das Ziel der Frankfurter Forscher.

Kreuter ist sich sicher: "Arzneistoff-Trägersysteme auf Basis von Nanopartikeln besitzen ein immenses marktwirtschaftliches Potenzial. Durch die Verbindung von Träger und Wirksubstanz werden nicht nur deren Abbau und Ausscheidung drastisch verzögert und ihre Anreicherung in der Zelle ermöglicht, sondern auch die Nebenwirkungsrate und die Dosis gesenkt. In der Entwicklung befindliche Therapiekonzepte wie die Gentherapie werden durch die Trägersysteme sicherer und zuverlässiger." Und: "Wir wollen eine Therapie-Plattform schaffen, mit denen auch andere in Zukunft arbeiten können."

Bis Träger-gekoppelte Arzneistoffe auf den Markt kommen, wird es noch eine Weile dauern. Denn auch die Nanotechnologie hat eine große Hürde zu überwinden. Zuerst müssen die neuen Formulierungen weitgehende toxikologische Prüfungen überstehen und dann umfangreiche klinische Tests durchlaufen. Denn obwohl vielfach bekannte Arzneistoffe eingesetzt werden, verhalten sich letztere nach Bindung an Nanopartikel im Körper vollkommen anders und müssen deshalb bei den klinischen Prüfungen wie ein neues Medikament behandelt werden, sagte Kreuter. In den drei Jahren, in denen Kreuter und seine Mannschaft vom BMBF finanziell unterstützt werden, soll das Nanotechnologie-Projekt so weit wie möglich vorangetrieben werden.

 

Nanopartikel als Zauberkugeln

Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte Paul Ehrlich am Georg-Speyer-Haus in Frankfurt die Idee, Medikamente gezielt an ihren Wirkort zu transportieren. Zauberkugeln oder so genannte Magic Bullets - so sagte er - sollten das möglich machen. Das gezielte Ansteuern des Wirkorts hat zwei entscheidende Vorteile: Nebenwirkungen im Organismus werden vermieden, und die erforderliche Dosis wird gesenkt.

Ende der 60er Jahre wurde die Idee des Drug Targeting wieder aufgenommen und versucht, mit Hilfe der Nanopartikel zu verwirklichen. Das Biozentrum in Frankfurt am Main am Niederurseler Hang ist nach eigenen Aussagen eines der weltweit führenden Zentren der Nanotechnologie für medizinisch-pharmazeutische Anwendungen. Die Finanzspritze von 2 Millionen DM durch das BMBF ist gut angelegt. "Dadurch entstehen beispielsweise sechs Doktorandenstellen", sagte Kreuter. Derzeit herrsche ein absoluter Mangel an Fachkräften - Ausdruck dafür, dass die Bundesrepublik in der Forschungsförderung erheblich hinterherhinkt. "Wenn sich nichts ändert, werden wir den Gau nicht nur bei den Informatikern erleben."

Top

© 2001 GOVI-Verlag
E-Mail: redaktion@govi.de

Mehr von Avoxa