Uni Basel entdeckt Wege für neuartige Medikamente: Künstliche Organellen verwandeln freie Radikale in Wasser und Sauerstoff

Forschende der Universität Basel haben künstliche Organellen hergestellt, die den Abbau von giftigen Sauerstoffverbindungen unterstützen können. Dies eröffnet Wege zur Entwicklung neuartiger Medikamente, welche direkt in der Zelle auf pathologische Zustände einwirken. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift «Nano Letters» veröffentlicht.

Freie Sauerstoffradikale entstehen entweder im Körper als Nebenprodukt des Stoffwechsels, aber auch durch Umwelteinflüsse wie UV-Strahlung und Abgase. Ist ihre Konzentration im Organismus so erhöht, dass der natürliche Schutzmechanismus mit der Entgiftung überfordert ist, entsteht oxidativer Stress, der mit der Entstehung von verschiedenen Krankheiten wie Krebs oder Arthritis in Verbindung gebracht wird.

Normalerweise werden die aggressiven Moleküle durch körpereigene Antioxidantien in Schach gehalten. Dabei spielen sich in der Zelle befindliche Organellen, sogenannte Peroxisome, eine wichtige Rolle, da sie helfen, die Konzentration der freien Sauerstoffradikalen zu regulieren.

Nanokapseln verwandeln Radikale in Wasser und Sauerstoff
Der Forschungsgruppe um Prof. Cornelia Palivan vom Departement Chemie der Universität Basel ist nun die Herstellung von künstlichen Peroxisomen gelungen, die das natürliche Organell imitieren. Die Forschenden entwickelten ein auf polymeren Nanokapseln basierendes Zellorganell, in das zwei verschiedene Arten von Enzymen eingeschlossen sind, welche freie Sauerstoffradikale zu Wasser und Sauerstoff umwandeln können.

Um die Funktionsweise in der Zelle zu überprüfen, wurde die Membran der künstlichen Peroxisome, die für den Austausch von Substraten und Produkten genutzt wird, mit Membranproteinen versehen. Die Resultate zeigen, dass die künstlichen Peroxisome von der Zelle aufgenommen werden und dort sehr effizient die natürlichen Peroxisome im Entgiftungsprozess unterstützen.

Neuartige Medikamente
Diese Art von Wirkprinzip stellt einen wichtigen Schritt für die Entwicklung neuartiger Medikamente dar, da sie direkt auf zellulärer Ebene in die Störung des Systems eingreift und somit im Sinne der personalisierten Medizin eine am Patienten orientierte Behandlung ermöglichen könnte.

Originalbeitrag
Pascal Tanner, Vimalkumar Balasubramanian, and Cornelia G. Palivan
Aiding Nature's Organelles: Artificial Peroxisomes Play Their Role
Nano Lett., 2013, 13 (6), pp 2875–2883 | doi: 10.1021/nl401215n

 

Quelle: Uni Basel
Bild: © Uni Basel - Adapted with permission from Tanner et al. Nano Letters 2013 13 (6), 2875-2883. Copyright 2013 American Chemical Society.

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