Nano-Kugeln: Magnete statt Medikamente

Von Nicole Simon

Es könnte ein Blick auf die Zukunft der Medizin sein: Erstmals ist es gelungen, die Funktion menschlicher Körperzellen gezielt mit mikroskopisch kleinen Kugeln zu steuern. Bisher war das nur mit Chemikalien oder Hormonen möglich, Nebenwirkungen inklusive.

Es ist alles eine Frage der Kommunikation. Damit der Körper funktioniert, müssen auch Zellen miteinander in Kontakt stehen und Informationen austauschen. Diese Botschaft nimmt die Zelle als Anlass, darauf zu reagieren: Sie gibt das Signal an andere Zellen und Gewebe weiter, produziert neue Botenstoffe oder stellt ihre Aktivität ein. Bei vielen Krankheiten ist so eine Signalkette in irgendeiner Weise gestört. Deshalb ist es Ziel von Medizinern und Wissenschaftlern, auf genau dieser Ebene einzugreifen. Es geht um die Kontrolle von Lebensvorgängen auf der bedeutendsten Ebene des Körpers, der von Atomen und Molekülen.

Kommunizierende Immunzellen: Ein natürlicher Vorgang, der mit Hilfe der Nanobiotechnologie kontrolliert werden könnte
DPA / GBF

Kommunizierende Immunzellen: Ein natürlicher Vorgang, der mit Hilfe der Nanobiotechnologie kontrolliert werden könnte

Ein Team um Donald Ingber vom Childrens Hospital in Boston entwickelte nun Kügelchen mit einem Durchmesser von kaum vorstellbaren 30 Nanometer (Nanometer: Milliardstel eines Meters). Die Winzlinge sollen es schaffen, die Funktion von Zellen zu steuern. Damit könnte es in der Zukunft möglich sein, Krankheiten einfach und ohne OP zu therapieren. Nur um einen Eindruck von der Größe zu bekommen: Das Verhältnis von einem Nanometer zu einem Meter ist wie das einer Blaubeere zum Durchmesser der Erde. Diese Minikugeln sind mit einem kleinen Molekül gekoppelt, das wie ein Schlüssel in ein Schloss ganz bestimmter Bindestellen von Zellen passt. Rezeptoren sind in der Lage, Türen zu öffnen, also Informationen in die Zelle zu bringen.

Der Clou bei der Methode ist: Wenn die Kügelchen einem magnetischen Feld ausgesetzt werden, ziehen sie sich gegenseitig an. Sie reißen die Rezeptoren, an denen sie kleben, mit sich. Die verklumpten Rezeptoren werden so aktiviert und schicken ein Signal ins Innere der Zelle. Das Signal gibt beispielsweise dem Herzmuskel den Auftrag, sich zusammenzuziehen oder einer anderen Art von Zelle die Anweisung, Hormone auszuschütten. Zwar ist es auch jetzt schon möglich, Signalwege über Chemikalien und Hormone zu beeinflussen, Wirkungsdauer und -intensität sowie Nebenwirkungen lassen sich dabei allerdings nur schwer kontrollieren.

Mini-Magneten: Die Funktionsweise der Nano-Kugeln

Mini-Magneten: Die Funktionsweise der Nano-Kugeln

Christian Planck vom Klinikum rechts der Isar der technischen Universität München hält diese Methode für eine aufregende Entdeckung mit Zukunft. Seine Forschungsgruppe der experimentellen Krebsforschung ist Teil eines Netzwerks für Nanobiotechnologie. "Es ist durchaus vorstellbar, dass diese Methode innerhalb kürzester Zeit auf andere Zellsysteme übertragbar sein und schon bald in der Forschung eine wichtige Rolle spielen wird", sagte er im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Über Therapie-Möglichkeiten zu sprechen, hält er allerdings noch für ein wenig verfrüht. "Da kommen eine Menge technische Probleme auf die Forscher zu: Die Kugeln müssten spezifisch an verschiede Zelltypen binden, man muss sie an die richtige Stelle des Körpers lotsen und sie dann noch gezielt durch ein passendes Magnetfeld aktivieren."

Bisher wurde die Methode nur an einer Zellgruppe getestet. Die Autoren der Studie, die in der Januar-Ausgabe des Fachblatts "Nature Nanotechnology" beschrieben wird, sehen aber durchaus hoffnungsvoll in die Zukunft: "Bei Diabetikern wäre es denkbar, Zellen unter der Haut anzusiedeln, die man mit magnetischen Nanokugeln anregt, Insulin zu produzieren - ganz ohne Spritze", so Donald Ingber. Auch Ralph Hölzel vom Fraunhofer Institut für Biomolekulare Nanostrukturen hält die Nano-Kugel für eine interessante und simple Technik, deren Umsetzbarkeit in der Therapie aber noch gezeigt werden muss. "Jeden Tag erscheinen Veröffentlichungen, die Szenarien ausmalen, Krankheiten in der nächsten Zeit heilen zu können. Doch nur wenige erfüllen die Erwartungen."

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