"Wir können Therapien verbessern"
Sie sind winzig, aber ihr Effekt ist riesig: Nanopartikel, die mit etwa 100 Nanometern nur einen Bruchteil eines Millimeters groß sind, bergen für medizinische Therapien große Chancen. Insbesondere Tumorpatienten profitieren von neuartigen Wirkstoffsystemen, die Arzneimittel genau an die Stelle im Körper bringen, wo die kleinen Teilchen auf Krebszellen treffen und sie zielgerichtet bekämpfen. Auch Nanowissenschaftler der WWU tragen mit ihren Ansätzen zur Entwicklung bei. Auf welche Herausforderungen sie dabei stoßen und wie Nanopartikel künftig in der Therapie unheilbarer Krankheiten helfen können, erklären der Pharmazeut Prof. Klaus Langer, Direktor des Instituts für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie, und die Biologin Dr. Kristina Riehemann vom Center for Nanotechnology (CeNTech) im Gespräch mit Juliette Polenz.
Warum ruhen so große Hoffnungen auf der Nanomedizin?
Klaus Langer: Patienten erhalten verträglichere Therapien mit deutlich weniger Risiken. Chemotherapien bei Tumorpatienten können beispielsweise massive Nebenwirkungen erzeugen mit Haarausfall, Hautveränderungen und Veränderungen im Magen-Darm-Trakt. Wenn es gelingt, diese toxischen Wirkstoffe zielgerichteter zum Tumor zu transportieren, dann gehen auch die Nebenwirkungen zurück.
Kristina Riehemann: Die Wirkstoffe können außerdem niedriger dosiert werden. Einige Partikel sind zudem in der Lage, die Blut-Hirn-Schranke zu passieren, das macht sie so interessant für die Therapie neurologischer Erkrankungen wie Parkinson oder Multiple Sklerose. Derzeit wird auch ein Einsatz bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen erforscht, etwa der rheumatoiden Arthritis. Entzündungsreaktionen lassen sich möglicherweise gezielt mithilfe von Nanopartikeln abschwächen.
Trotzdem verbinden viele Menschen mit den kleinen Partikeln große Gefahren.
Langer: Der Begriff Nano beschreibt zunächst nur eine Größenordnung, über die Wirkung im menschlichen Organismus sagt er nichts aus. Im pharmazeutisch-medizinischen Bereich achten wir auf mögliche Effekte. Für den Zulassungsprozess von Arzneimitteln ist die gesundheitliche Unbedenklichkeit schließlich Voraussetzung. Andere Bereiche der Nanotechnologie sind kritischer – Stichwort Feinstaubbelastung durch effizientere Verbrennungsmotoren.
Riehemann: Jede Technologie hat zwei Seiten. Die Verantwortung liegt in der Gesellschaft, wie sie damit umgeht. Die Angst, dass wir der Sache irgendwann nicht mehr Herr sind, begleitet jeden Fortschritt. Gleichzeitig gibt es den großen Mehrwert – im Fall der Nanomedizin Heilungschancen.
Wie funktionieren solche Therapien?
Langer: Wirkstoffsysteme mit Nanoteilchen sind zurzeit nur für die Tumortherapie zugelassen. Die Patienten erhalten die Substanzen üblicherweise intravenös. Die Partikel, sogenannte Nanocontainer, transportieren das Arzneimittel über das Blut zur erkrankten Region. Dort greift ein besonderer Effekt: Krebsgeschwüre haben eine intensive Blutversorgung über Gefäße, die aber im Tumorbereich Defekte aufweisen. Nanocontainer verlassen die Gefäße dort, wandern ins erkrankte Gewebe und laden ihre toxische Fracht gezielt im Tumor ab.
Reagiert das Immunsystem auf die Behandlung?
Riehemann: Ja, wenn ein Nanopartikel in den Körper eindringt, bildet sich um ihn herum eine Eiweißschicht. Diese sogenannte Proteincorona ist vermutlich ein Schutzmechanismus des Körpers, um körperfremde Stoffe zu markieren und zu eliminieren.
Langer: Eine große Herausforderung ist es, Nanoteilchen so auszustatten, dass das Immunsystem sie nicht erkennt. Durch bestimmte Polymere kann die Oberfläche so verändert werden, dass keine Proteine haften bleiben, die das Teilchen als körperfremd markieren.
Riehemann: Gleichzeitig wollen wir natürlich sicherstellen, dass keine Autoimmunkrankheiten entstehen. Es kann passieren, dass der Körper mit der Bildung von Antikörpern reagiert, wenn er die Kombination aus Nanopartikeln und körpereigenen Proteinen erkennt. Dann geht er auch gegen andere körpereigene Strukturen vor.
Welche Einsatzgebiete sind in Zukunft denkbar?
Langer: In der Krebsforschung gilt die photodynamische Therapie aktuell als besonders erfolgsversprechend. Dabei setzen Nanosysteme die Wirkstoffe durch eine endoskopische Lichtbestrahlung frei – ein sehr zielgerichtetes Verfahren.
Riehemann: Nanoteilchen könnten irgendwann aber auch bei anderen Erkrankungen zum Einsatz kommen, beispielsweise bei Querschnittslähmungen: Werden sie an Stellen gespritzt, wo das Nervengewebe fehlt, regen sie Nervenzellen zum Wachsen an, das belegen mehrere Studien. Eine große Hoffnung gibt es zudem für Patienten, die unter Muskelschwund leiden, denn möglicherweise lassen sich mithilfe von Nanoteilchen künstliche Muskeln erzeugen. Im vergangenen Jahr sorgte außerdem die Entwicklung sogenannter Nanomotoren für viel Aufmerksamkeit. Sie könnten Wirkstoffe künftig noch gezielter an ihren Einsatzort bringen. Sicher ist das noch Zukunftsmusik, aber mit großem Potenzial.
Wo liegen aus Ihrer Sicht die Grenzen der Nanomedizin?
Langer: Die Herausforderung liegt in der Anwendung im Menschen. Wir sind keine Maschinen, es gibt noch zu viele Unbekannte. Wir können Therapien verbessern und Nebenwirkungen verringern, aber von einer hundertprozentig selektiven Therapie sind wir noch weit entfernt.
Welche Vision lässt Sie weiterforschen?
Riehemann: Ich möchte die Proteincorona noch besser verstehen, denn sie ist entscheidend für eine gelungene Anwendung. Wenn ich mir noch etwas wünschen dürfte, wären das Nanopartikel, die über eine komplexe Ausstattung verfügen und ein perfektes Adressieren der erkrankten Körperregionen ermöglichen.
Langer: Da kann ich mich nur anschließen. Und ich wünsche mir noch bessere Therapien für den Patienten.
Dieser Artikel stammt aus der Universitätszeitung "wissen|leben" Nr. 4, 21. Juni 2017