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Posted: Sep 04, 2013

Nanoträgersystem zur Anwendung in der Wirkstoff- und Gentherapie

(Nanowerk News) Forschende der Universität Basel haben ein intelligentes Nanoträgersystem auf Basis von Peptiden entwickelt. Aufgrund ihres besonderen Aufbaus organisieren sich diese Peptide in Wasser selbst zu etwa 200 Nanometer grossen sphärischen Kügelchen. Dieses neue Nanoträgersystem kann für den Transport und Schutz unterschiedlicher Gastmoleküle eingesetzt werden – denkbar ist insbesondere ein Einsatz in der Gentherapie. Die Arbeiten wurden in der Fachzeitschrift Journal of Biomedical Materials Research Part A veröffentlicht ("Multicompartment micelle-structured peptide nanoparticles: A new biocompatible gene- and drug-delivery tool").
peptide beads
Die Einlagerung der Gensequenz erfolgt bei der Herstellung der Partikel (a). Nach der Zellaufnahme (b) kann siRNA und entsprechende mRNA einen Komplex bilden, der zum Abbau der gewünschten mRNA führt (c). (click image to enlarge)
Die Gentherapie stellt die Linderung und Heilung diverser Krankheiten auf genetischem Niveau in Aussicht, zum Beispiel durch den Ersatz eines defekten Gens durch ein intaktes innerhalb der Zelle. Dabei ist man jedoch auf Nanotransportsysteme angewiesen, um die Gensequenzen in die Zellen einzuschleusen und sie vor dem vorzeitigen Abbau innerhalb des Körpers zu schützen.
Die Forschungsgruppe um Prof. Wolfgang Meier am Departement Chemie der Universität Basel hat nun ein neuartiges Nanoträgersystem entwickelt, das vielfältig Einsatz finden könnte. Das Trägermaterial basiert auf Peptiden, d.h. körpereigenen Struktureinheiten. Ihre Abbauwege im Körper sind gut bekannt und die Bausteine, die Aminosäuren, ermöglichen ein breites Spektrum an Funktionalitäten. Mit ihren vielfältigen Eigenschaften bieten sich Peptide als ideales Material zur Herstellung von funktionellen Medikamententrägersystemen an.
Durch ein besonderes Design organisieren sich die neu entworfenen amphiphilen Peptide in Wasser selbständig zu ca. 200 Nanometer grossen sphärischen Strukturen, sogenannten «peptide beads». Letztere bestehen aus einem Aggregat von Mizellen, in der Literatur als «Multicompartment Micelle» beschrieben. Die vorliegende Kugelstruktur eignet sich sehr gut für die Wirkstofftherapie, da lösliche und unlösliche Wirkstoffe gleichermassen aufgenommen und in unterschiedliche Zelllinien eingebracht werden konnten. Dabei konnte der gewünschte Effekt erzielt werden. Mit den Peptide Beads erreichte man auch, dass Gensequenzen in Form von siRNA und DNA in verschiedene Zellsysteme eingeschleust werden konnten. Dies ist insbesondere für die Gentherapie interessant, da die Verabreichung von siRNA/DNA-Sequenzen auf Nanoträgersysteme angewiesen ist.
Diese Arbeiten stellen aber nur einen ersten Schritt auf dem Weg zur Entwicklung eines optimierten Prototyps dar, der die eingelagerte DNA gezielt am Wirkort freisetzt und somit spezifisch dort anreichert. So könnte das Potenzial eines Wirkstoffs voll ausgeschöpft werden, was ein Fortschritt im Kampf gegen diverse Krankheiten darstellte.
Unterstützt wird die Entwicklung dieses rein peptidischen Nanotransportsystems für die Gentherapie durch die Gerbert Rüf Stiftung und die Firma Lascco SA sowie durch die Zusammenarbeit mit dem Departement Pharmazeutische Wissenschaften der Universität Basel.
Source: Universität Basel
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