Amyloid-Oligomere: Biologische Nanopartikel im Dienst der Medizin

(Nanowerk News) Bisher haben Amyloid-Proteinkomplexe vor allem als mutmassliche Alzheimer-Ausl√∂ser eher unliebsame Bekanntheit erlangt. Biochemiker und Molekularbiologen aus Ulm und Jena haben nun entdeckt, dass sich diese Komplexe aufgrund ihrer Molek√ľlstruktur aber auch n√ľtzlich machen k√∂nnen.
"Wir haben Amyloid-Proteinkomplexe auf ihre biochemischen und physikalischen Eigenschaften hin untersucht und sind dabei auf ganz besondere, biophysiologisch relevante Molek√ľleigenschaften gestossen, die eine medizinische Nutzung nahe legen", so Professor Marcus F√§ndrich, Leiter des Instituts f√ľr Biotechnologie an der Universit√§t Ulm.
Veröffentlicht wurden diese Ergebnisse nun in der einschlägigen Nano-Technologie-Zeitschrift ACS Nano ("Structure and Biomedical Applications of Amyloid Oligomer Nanoparticles").
Amyloid-Oligomere
EM-Aufnahme von Amyloid-Oligomeren.
Die Wissenschaftler fanden mit höchstauflösenden spektroskopischen Verfahren Erstaunliches zur molekularen Form und Struktur von sogenannten Amyloid-Oligomeren.
"Im Vergleich zu den faserartigen Amyloid-Fibrillen sind Amyloid-Oligomere mit einer Gr√∂sse zwischen 15 und 30 Nanometern kleiner und viel kompakter, und k√∂nnen besser in ein Gewebe eindringen. Die Proteinkomplexe haben zudem eine rundliche Form und sind aufgrund ihrer quasi-kristallinen Struktur im Kern dicht gepackt", erl√§utert Dr. Matthias G√∂rlach, Leiter der Biomolekularen NMR-Spektroskopie am Leibniz-Institut f√ľr Altersforschung -Fritz-Lipmann-Institut Jena (FLI).
"An der Oberfläche hingegen geht es dynamischer zu. So konnten wir mehrfach beobachten, dass die Proteinkomplexe Untereinheiten ausgetauscht haben", ergänzt Erstautor Senthil T. Kumar. Der Doktorand aus der Gruppe Fändrich weiter: "Als biologische Nanopartikel könnten diese damit beispielsweise eingesetzt werden, um pharmakologische Wirkstoffe kontrolliert und gezielt abzugeben."
Den Wissenschaftlern gelang zudem der Nachweis, dass sich mit diesen Oligomeren bestimmte Zellpopulationen gezielt ansteuern lassen. Hierf√ľr wurden Nanopartikel aus magnetisiertem Eisenoxid mit Amyloid-Oligomeren dekoriert, die von Makrophagen - den Fresszellen des Immunsystems - besonders stark aufgenommen werden.
"Man k√∂nnte diese besonderen Proteinkomplexe in der medizinischen Bildgebung einsetzen, um krankheitsbedingte Ansammlungen von Makrophagen sichtbar zu machen, wie sie beispielsweise bei atherosklerotischen Plaques in den Blutgef√§ssen vorkommen", erkl√§rt Professor Thomas Simmet, Leiter des Instituts f√ľr Naturheilkunde und Klinische Pharmakologie an der Universit√§t Ulm.
Amyloid-Oligomere können gut hergestellt werden und sind biokampatibel
Ausserdem gibt es vielversprechende biotechnologische Aspekte: Nanopartikel wie diese Amyloid-Oligomere k√∂nnen leicht und in beliebigen Mengen im Labor - also in vitro - hergestellt werden, und es ist m√∂glich, sie chemisch gezielt zu modifizieren, um sie pharmakologisch zu funktionalisieren. Und was m√∂gliche Risiken und Gesundheitsgefahren angeht, glauben sich die Wissenschaftler nach bisherigen Erkenntnissen auf der sicheren Seite. Anders als herk√∂mmliche Nano-Partikel sind Amyloid-Oligomere potentiell bio-kompatibel, weil sie mit Hilfe nat√ľrlicher Enzyme abgebaut werden k√∂nnen.
"Diese Proteinkomplexe sind nicht automatisch toxisch, weil sie wie bei Alzheimer an bestimmten Fehlbildungsprozessen bei der Proteinfaltung beteiligt sind. Es sind ganz bestimmte Amyloid-Oligomere, die f√ľr den Organismus gef√§hrlich sind. Und selbstverst√§ndlich sollte man diese nicht f√ľr biologische Anwendungen einsetzen", so der Ulmer Alzheimer-Forscher und Amyloid-Experte F√§ndrich.
Als biologische Nano-Partikel könnten Amyloid-Oligomere also dem Menschen durchaus von Nutzen sein - ob als medizinische Wirkstofftransporter oder als Biomarker. Sie sind auf jeden Fall mehr als nur Krankheitserreger.
Source: Universität Ulm
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