Wirkstoffproteine mit Hilfe von Antikörpern in Krebszellen schleusen

Antikör­p­er kön­nen spez­i­fisch Kreb­szellen erken­nen. Dadurch lassen sich in der Kreb­smedi­zin Wirk­stoff­moleküle gezielt in Kreb­szellen ein­schleusen. Wissenschaftler:innen haben nun ein Fracht­sys­tem kon­stru­iert, mit der sich sog­ar große Wirk­stoff­pro­teine in die Zellen brin­gen lassen. Wie sie in ihrer Studie in der Zeitschrift Ange­wandte Chemie aus­führen, gelan­gen die Pro­teine durch Poly­mer­bürstchen gut vor Pro­teasen geschützt unversehrt an ihr Ziel.
Bei der Wirk­stof­fen­twick­lung gegen Krebs haben Forschende immer zwei Prob­leme vor Augen: Ein­er­seits muss ein Wirk­stoff so gestal­tet sein, dass er Kör­perzellen abtötet, ander­er­seits darf er nur in der Zielzelle selb­st seine Wirkung ent­fal­ten. Viele Mediziner:innen befür­worten daher das Konzept eines Fracht­pakets: Bis zum Zielort bleibt der Arzneistoff geschützt und ver­packt, und bei der „Adress­suche“ helfen Antikör­p­er, die nur an der Kreb­szelle andocken.
Solche Antikör­p­er erken­nen bes­timmte Rezep­torstruk­turen auf der Zellmem­bran der Zellen. Dort dock­en sie an und die Zelle schleust den Wirk­stoff hinein. Allerd­ings funk­tion­iert das nicht bei größeren Wirk­stoff­pro­teinen. Diese Pro­teine sind oft wasser­lös­lich und kön­nen die Zellmem­bran nicht passieren. Ein weit­eres Prob­lem stellen die kör­pereige­nen Pro­teasen dar, die die trans­portieren Pro­tein­wirk­stoffe abbauen, bevor sie ihren Zielort erre­icht haben.
Sankaran Thayu­mana­van und Kolleg:innen an der Uni­ver­si­ty of Mass­a­chu­setts in Amherst (USA) haben nun ein beson­ders geschütztes Nano-Fracht­paket entwick­elt, das die Anforderun­gen Adressierung und Unversehrtheit der Fracht erfüllt. Als Träger­ma­te­r­i­al set­zten sie Kügelchen aus Siliz­ium­diox­id mit einem Durchmess­er von knapp 200 Nanome­tern ein. Ihre Ober­fläche beset­zten sie wie eine Bürste mit dop­pelt funk­tion­al­isier­baren Poly­mer­fä­den, sodass kleine „Bürsten­bällchen“ entstanden.
An die Poly­mer­borsten hängte das Team durch ein­fache chemis­che Klick­reak­tio­nen den gewün­scht­en Pro­tein­wirk­stoff und den Antikör­p­er an. Auf den fer­ti­gen Paket­bällchen lagen nun die die Antikör­p­er ganz außen, die Pro­teine befan­den sich gut geschützt weit­er innen in einem Wald aus Poly­mer­fä­den, berichteten die Wissenschaftler.
Außer der Möglichkeit, wasser­lös­liche Pro­teine zu trans­portieren, biete diese Art von Pro­tein-Antikör­p­er-Kon­ju­gat­en (PACs) noch einen beson­deren Vorteil meint die Gruppe:

„Es gibt bei diesem For­mat die Möglichkeit, ein hohes Pro­tein-Antikör­p­er-Ver­hält­nis zu erreichen.“

Bei den bish­eri­gen Antikör­p­er-Wirk­stoff-Kom­bi­na­tio­nen könne ein (teur­er) Antikör­p­er näm­lich höch­stens vier moleku­lare Wirk­stoffe in die Zelle schleusen. Bei den PACs sei the­o­retisch eine Beladung von über 10.000 trans­portierten Pro­teinen pro Antikör­p­er möglich, rech­neten sie aus.
Die Wissenschaftler:innen testeten ihr Sys­tem an ver­schiede­nen Zel­lkul­turen mit ver­schiede­nen Antikör­pern und Test­pro­teinen. Wie geplant erre­icht­en die Enzyme das Ziel in der Zelle und ent­fal­teten ihre tödliche Wirkung.
Als näch­stes möcht­en sie her­aus­find­en, ob die Fracht­pakete von kör­pereige­nen Makropha­gen abgewehrt wer­den kön­nen. Es gibt aber Grund zur Zuver­sicht: Wegen der Funk­tion­al­isierung mit dem Poly­mer Poly­ethyleng­lykol und den Antikör­pern auf der Ober­fläche sei eher eine schnelle Auf­nahme im Kör­p­er bei gle­ichzeit­ig geringer Makropha­gen-Aktiv­ität zu erwarten.