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Donnerstag, 19.10.2017
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Erster Einsatz von „Plastik”-Antikörpern in einem Organismus

Spezifisch geprägte Polymere neutralisieren Bienengift in Mäusen

Forscher haben erstmals erfolgreich künstliche Antikörper in einem lebenden Organismus eingesetzt. Die aus Polymeren konstruierten „Plastik-Antikörper“ neutralisierten bei Mäusen das Bienengift Melittin, auf das sie zuvor „geprägt“ worden waren. Damit ist ein erster Schritt hin zu weiteren künstlichen Medizinhelfern dieser Art gelungen.
Injektion künstlicher Antikörper

Injektion künstlicher Antikörper

Antikörper gehören zur ersten Abwehrreihe unseres Körpers. Diese Proteine werden gezielt als Reaktion auf bestimmte „Eindringlinge“ hin produziert und besitzen daher auch spezifische Bindungsstellen für Oberflächenstrukturen dieser so genannten Antigene. Bei passiven Schutzimpfungen werden solche Antikörper gegen bestimmte Erreger von außen zugeführt, hergestellt werden diese meist in Tieren. Dass auch komplett künstliche Partikel die Rolle dieser Biomoleküle übernehmen können, haben jetzt Forscher der Universität von Kalifornien in Irvine um Kenneth Shea und Yu Hoshino demonstriert.

Polymere mit spezifischen Andockstellen


Die Wissenschaftler entwickelten winzige Nanopartikel aus Polymermaterial von gerade einmal einem 50.0000stel der Dicke eines menschlichen Haares. Diese wurden in ihrem Herstellungsprozess mit Hilfe des so genannten „molekularen Fingerprinting“ auf ihr zukünftiges Ziel, das Bienengift Melittin, geprägt. Melittin ist ein Peptid, das Zellen zerstört und in großen Dosen zu Organversagen und sogar zum Tod führen kann.

Für den Prägeprozess verknüpften die Forscher das Melittin mit den Monomeren, den Untereinheiten des Polymers und leiteten dann die Polymerisierung, die Bildung langer Molekülketten aus diesen Bausteinen ein. Nachdem das Polymer erhärtet war, entfernten sie das Melittin. Dadurch blieben die spezifisch geformten Bindungsstellen für das Bienengiftpeptid erhalten, ihnen fehlte nur die „Füllung“ – die künstlichen Antikörper waren fertig.


Erfolgreicher Einsatz im Blutstrom


Als nächstes injizierten die Wissenschaftler die solcherart präparierten Nanopartikel in den Blutstrom von Mäusen, die direkt anschließend mit hohen Dosen Bienengift behandelt wurden. Die Reaktion der künstlichen Antikörper war prompt: Sie banden die freien Melittinmoleküle noch bevor diese sich weit ausbreiten und größeren Zellschaden anrichten konnten. Als Resultat sank die Todesrate bei den auf diese Weise „immunisierten“ Mäusen deutlich.

Damit hatten die künstlichen Antikörper erstmals bewiesen, dass sie nicht nur im Reagenzglas funktionieren, sondern auch im „Freiland“ – unter den realen Bedingungen eines lebenden Organismus. „Der Blutstrom beinhaltet ein Meer von konkurrierenden Molekülen wie Proteinen, Peptiden und Zellen und stellt daher hohe Herausforderungen an das Design von Nanopartikeln”, erklärt Shea. „Der Erfolg dieses Experiments demonstriert, dass diese Herausforderungen bewältigt werden können.“

Neue Möglichkeiten für die Medizin


Im Gegensatz zu natürlichen, in Tieren hergestellten Antikörpern haben ihre synthetischen Gegenstücke einige Vorteile. Sie sind leichter und günstiger herzustellen und können länger gelagert werden. Für den Einsatz in der Medizin ergeben sich ganz neue Möglichkeiten. „Niemals zuvor konnte gezeigt werden, dass synthetische Antikörper so effektiv im Blutstrom eines lebenden Tieres wirken“, erklärt Shea. „Diese Technik könnte zukünftig eingesetzt werden um Plastik-Nanopartikel zu erzeugen, die noch weitaus tödlichere Gifte und Erreger bekämpfen können.“
(University of California – Irvine, 24.06.2010 - NPO)
 
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