Nanovehikel transportieren Arzneimittel über biologische Barrieren hinweg an die Zielstelle
Die Nanomedizin ist ein rasant wachsendes Gebiet, das die Möglichkeit zur wesentlichen Verbesserung der Behandlung und Diagnostizierung lebensbedrohlicher Erkrankungen bietet. Da viele therapeutische Ziele hinter biologischen Barrieren abgeschirmt sind, ist es oftmals schwierig, diese durch herkömmliche Arzneimittel oder Diagnosesonden zu erreichen. Die Ausbildung der nächsten Forschergeneration in der Nanomedizin Um diese Sache anzugehen und den Transport von Arzneimitteln zu spezifischen Organen oder Zellen zu vereinfachen, schlug das EU-finanzierte Projekt NABBA die Entwicklung von Nanopartikeln vor. „Obwohl Nanoträger kein neues Konzept sind, arbeitete NABBA an der Verbesserung der Beladung, Selektivität und Freisetzung des Arzneimittels am Zielgewebe“, erklärt Projektkoordinator Prof. Francesco Nicotra. Das Ziel war die Entwicklung innovativer Nanopartikel, die verschiedene biologische Barrieren, einschließlich der Blut-Hirn-Schranke, überwinden können und das Arzneimittel an die pathologische Stelle befördern. Mithilfe des Marie-Curie-Programms richtete NABBA ein Netz für die Ausbildung von Nachwuchsforschern in dem multidisziplinären Bereich der Nanobiotechnologie ein. Über ein Konsortium von akademischen Sachverständigen und Industriepartnern auf dem Gebiet bot ΝΑΒΒΑ Nachwuchsforschern die Möglichkeit, sich mit verschiedenen Technologien und industriellen Fertigungsplattformen vertraut zu machen. Innovative Nanopartikel für die Arzneimittelverabreichung Die Nachwuchsforscher von NABBA wandten verschiedene Materialien und Ansätze für die chemische Synthese neuartiger multifunktionaler Nanopartikel an. Fortschrittliche Chemie erleichterte neue synthetische Strategien für die Nanopartikelassemblierung oder -funktionalisierung. Die Funktionalisierung mit spezifischen Biomolekülen ermöglicht, dass sich Nanopartikel an spezifische Stellen binden und das Mikromilieu erreichen, das von verschiedenen Pathologien betroffen ist. Im Anschluss an eine umfassende Charakterisierung bewerteten die Wissenschaftler die Wirksamkeit hinsichtlich der Beladung, Anvisierung und Verabreichung von Arzneimitteln oder Diagnosesonden wie auch deren Pharmakokinetik in vivo. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf den molekularen Mechanismen, die biologische Barrieren regulieren, um Wege zu finden, diese für die Arzneimittelverabreichung zu überwinden. Die kovalente Bindung des Arzneimittels an die Polymerkomponente des Nanopartikels erhöhte die Wirkstoffbeladungseffizienz erheblich und ermöglichte gleichzeitig die selektive Freisetzung des Arzneimittels an der pathologischen Stelle. Im Hinblick auf die Anvisierung von Krebszellen ist eine Idee die Nutzung des geringeren pH-Niveaus von Tumoren für die Arzneimittelfreisetzung. Bei einem alternativen Ansatz wird eine Ultraschallbestrahlung an der pathologischen Stelle genutzt, um die Nanopartikel abzubauen und das Arzneimittel freizusetzen. Zur Überwindung der von Natur aus undurchdringbaren Blut-Hirn-Schranke nutzten die Forscher einen natürlichen Transportmechanismus, bei dem ein spezifischer Membranrezeptor verwendet wird. Die Kombination mit einem Liganden des LDL-Rezeptors an der Oberfläche der Nanopartikel führte zu einem erheblichen Anstieg des Arzneimitteltransports zum Hirn. Bei Verwendung in einem Versuchsmodell für die Alzheimer-Krankheit wurden durch diese Nanopartikel amyloide Plaques, die für die Erkrankung verantwortlich sind, reduziert und das Gedächtnis in dem Mäusemodell wiederhergestellt. Laut Prof. Nicotra ist „dies einer größten Erfolge des Projekts, und das Arzneimittel wird derzeit durch unser Spin-off-Unternehmen entwickelt.“ Insgesamt gesehen ebnete NABBA erfolgreich den Weg für neue, wirksamere Therapeutika. Nanopartikelbasierte Arzneimittel werden nicht nur das Ziel effizienter erreichen, sondern auch geringere Dosen und somit weniger Nebenwirkungen erforderlich machen. In Anbetracht der Tatsache, dass es biologische Arzneimittel wie z. B. rekombinante Proteine, Antikörper und Gentherapieprodukte schwerer haben, Barrieren zu überwinden, werden Nanopartikel weiterhin als Verabreichungsvehikel für diese neuen Medikamente fungieren.
Schlüsselbegriffe
NABBA, Arzneimittel, Nanopartikel, Nachwuchsforscher, pathologische Stelle, Arzneimittelverabreichung, Blut-Hirn-Schranke, Alzheimer-Krankheit
