Pharmakologen der Freien Universität suchen nach neuen Transportwegen für Arzneien

Von Matthias Manych

Nanoteilchen sind nur wenige Milliardstel Meter groß. Würde man sie – aufgereiht zu einer Faser – um ein menschliches Haar wickeln, kämen sie einem Bindfaden gleich, der um einen Baum gebunden wurde. In der Königin-Luise-Straße in Berlin-Dahlem wird die Welt der chemischen Zwerge erforscht. Das neueste Projekt der Pharmakologen der Freien Universität Berlin: Moleküle mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften werden wohldosiertem Hochdruck ausgesetzt, um stabile Nanopartikel mit exakt bestimmter Größe zu erhalten. Dadurch wollen die Wissenschaftler Winzlinge mit heilsamer Funktion entwickeln.

Neue Cremes sollen Wirkstoffe gezielter durch die Haut transportieren; Foto: B. Wannenmacher

Im Visier der Forscher stehen drei Hautkrankheiten, deren Behandlung bisher noch aufwändig oder unzureichend ist: Schuppenflechte, Akne und aktinische Keratose, die Vorstufe des hellen Hautkrebses. Durch „Nanoderm-TS“, so der Name des Forschungsvorhabens, sollen neuartige Medikamente entwickelt werden, die besser ihren Einsatzort erreichen. „Unser Projekt ist darauf spezialisiert, Arzneistoffe in Nanopartikel zu verpacken und gezielt in die Hautschichten zu bringen, wo sie wirken sollen“, erklärt Burkhard Kleuser vom Institut für Pharmazie der Freien Universität. „Nanoderm-TS“ ist Teil des Förderprogramms „Nano for Life“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und wird mit 420 000 Euro gefördert.

Grundlage des Projekts sind Erkenntnisse von Monika Schäfer-Korting, Leiterin der Abteilung Pharmakologie und Toxikologie des Instituts. Sie hatte herausgefunden, dass an Nanopartikel gebundene Wirkstoffe besser in die Haut eindringen. Diese Partikel bestehen aus drei Komponenten. Zwei Teile bilden eine Art „Nanotaxi“, das dem Arzneistoff Halt gibt, ihn transportiert und am Ziel absetzt. Die nach innen gerichteten Molekül-Enden der Vehikelhülle (erste Komponente) binden gut an kleine Fettmoleküle (Lipide). Dieser Lipidkern, die zweite Komponente, dient als Verankerung für den dritten Teil, den Arzneistoff. Je nach Art des Wirkstoffs wird dieser entweder vollständig in den Lipidkern integriert oder er ragt etwas aus dem Nanogebilde heraus, um seine passgenauen Strukturen den Bindungsstellen der anvisierten Zielzellen zu präsentieren. Nach geglücktem Transport soll sich das Nanotaxi auflösen und die Arznei ihre Wirkung entfalten.

Damit die Beförderung so reibungslos funktioniert, müssen das Arzneistoffmolekül und die Verbindungen des „Fahrzeugs“ im selben Arbeitsgang, der so genannten Hochdruck-Homogenisation, zu einem stabilen Lipid-Nanopartikel verbunden werden. „Die Haut hat eine Lipidbarriere, deshalb hoffen wir mit den Lipid-Nanopartikeln ein optimales Wechselspiel zu erreichen“, sagt Kleuser. Entscheidend ist auch, welchen Weg das Nanotaxi mit der Arzneifracht einschlägt: Erstens können die Partikel gleich mit den Lipiden der obersten Hautschicht verschmelzen und ihren Wirkstoff freisetzen. Zweitens sind die Teilchen aufgrund ihrer stabilen Struktur auch fähig, tiefer in die Haut einzudringen. Noch tiefer, nämlich bis zu den Haarbälgen, sollen sie bei der Aknebehandlung gelangen. Dafür müssen die Lipid-Nanopartikel ein spezielles Design erhalten.

Für die Anwendung bei Schuppenflechte (Psoriasis) und Akne wird in der Arbeitsgruppe von Burkhard Kleuser Sphingosin-1-Phosphat in die Nanopartikel eingesetzt. Diese Substanz spielt eine wichtige Rolle bei der Signalwirkung von Vitamin D in der Haut, und seine Wirkmechanismen könnten besonders für die Psoriasis-Behandlung nützlich sein. Es hemmt sowohl die ständige Neubildung der Hautzellen, die an der Oberfläche die weißlichen Schüppchen bilden, als auch Immunzellen, die in die Haut einwandern und den Entzündungsprozess verstärken. Zusätzlich wirkt es gegen kleinste Bakterien. Die Substanz ist eine Entwicklung der Pharmakologen der Freien Universität und bereits patentiert.

Neue Therapiemöglichkeiten bei der aktinischen Keratose sind das Ziel der Forschergruppe um Monika Schäfer-Korting. Hier werden derzeit Substanzen entwickelt, die die Polymerase hemmen. Das Enzym sorgt für die Vervielfältigung der Erbinformation und damit für die Zellteilung. Da der Aufbau der Polymerase bekannt ist, kann am Computer ein passender Gegenspieler modelliert werden. Weil einige der neu geschaffenen Polymerasehemmer jedoch mit ihrer ursprünglichen Struktur nicht durch die Lipidbarriere der Haut eindringen können, müssen die Pharmakologen einen chemischen Trick anwenden: Die Gegenspieler der Polymerase werden mit einem Molekülanhang „getarnt“. Am Ziel wird die Maskierung von körpereigenen Enzymen wieder entfernt, die Wirkung kann einsetzen.

In vier Jahren wollen die Forscher die neuen Medikamente in Form einer Creme oder Salbe bereitstellen. Durch den effektiven Transport und die punktgenaue Freisetzung kann die nötige Wirkstoffmenge reduziert und Nebenwirkungen weitestgehend vermieden werden. Für die Versuche zum Eindringen in die Haut und die Verträglichkeitstests verwenden die Wissenschaftler menschliche Haut aus Operationen oder gezüchtete Kunsthaut. Tierversuche sind also vorerst unnötig