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.