Magnetische Nanopartikel lenken therapeutische Gene durch den Körper
PTB misst den zielgenauem Transport von Therapeutika für Herz-Kreislauf-Erkrankungen
Mediziner schicken Gene und gesunde Zellen auf den Weg durch die Blutbahn, damit sie beispielsweise Gewebeschäden an Arterien reparieren. Sie nutzen dabei kleine magnetische Teilchen, die am eingeschleusten Gen sitzen, und dirigieren sie mithilfe eines äußeren Magnetfeldes gezielt zum Ort des Schadens. Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben eine hoch empfindliche Messmethode entwickelt, mit der die Effizienz dieser Therapie erforscht werden kann.
Sie ermitteln die Menge des magnetischen Materials am Zielort - und damit auch die Menge der therapeutischen wirksamen Gene oder Zellen - aufs Pikogramm pro Zelle genau. In einer gemeinsamen Studie mit der Universität Bonn wurde deutlich: Durch das magnetische Verfahren kann die Effizienz der Gen-Übertragung im Vergleich zu nicht-magnetischen Verfahren dramatisch erhöht werden.
Therapeutische Gene, die in Körperzellen eingeschleust werden sollen, werden mit "Genfähren" durch die Blutbahn transportiert. Als Genfähren dienen in der Regel veränderte Viren, die ohnehin dafür geschaffen sind, Erbmaterial in fremde Zellen zu übertragen. Doch zur Übertragung der therapeutischen Gene muss sich die Genfähre lange genug an der Zelle aufhalten, in die die Gene gelangen sollen. "Zu diesem Zweck sind magnetische Nanoteilchen an die Genfähren gekoppelt", erläutert Dr. Lutz Trahms, Projektleiter der PTB. "Durch ein gezielt angelegtes Magnetfeld lenken Pharmakologen die Genfähren mit ihrer Fracht dann zu einer bestimmten Stelle und halten sie dort fest, bis die therapeutischen Gene übertragen worden sind."
Dann kommt das eigentliche Know-How der PTB-Physiker ins Spiel: Mit einem Verfahren, das sich Magnetrelaxometrie nennt, ermitteln sie, welche Menge an magnetischen Nanopartikeln von den Zellen am Zielort aufgenommen worden ist. Dies sind hoch genaue Messungen im Bereich von wenigen Pikogramm pro Zelle. Auf diese Weise kann die Effizienz des Gentransfers überprüft werden. Und es zeigt sich: Durch das magnetische Verfahren kann die Effizienz der Gen-Übertragung im Vergleich zu bisherigen, nicht-magnetischen Verfahren dramatisch erhöht werden.
Unter der Leitung der Universität Bonn sind neben der PTB auch die TU-München und die Ludwigs-Maximilian-Universität München an einem Forschungsprojekt beteiligt, das vor allem das Herz-Kreislauf-System im Blick hat. Ziel ist in erster Linie die präzise Lenkung von Therapeutika, um Nebenwirkungen zu vermeiden. Es wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft mit rund zwei Millionen Euro gefördert.
Originalveröffentlichung: Andreas Hofmann et al.; "Combined targeting of lentiviral vectors and positioning of transduced cells by magnetic nanoparticles"; PNAS 2009, 106 (1), S.44-49
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