Enkapsulierte Viren/Nanopartikel für Gentherapie

Neu Therapieansätze zur Heilung von Krebs sind ein wichtiges Forschungs- und Entwicklungsfeld in der modernen Medizin. Aufgrund der Komplexität der zugrundeliegenden Fragestellungen dieser Erkrankung ist ein konsequentes Zusammenwirken von Forschern verschiedener Fachrichtung vonnöten, um zur Lösung dieses Problems beizutragen. Der vorliegende Ansatz ist ein grundlegend neuer Zugang zur Therapie besonders aggressiver Tumoren auf Basis eines neuen, interdisziplinären Lösungsansatzes. Viren sollen - enkapsuliert in Gele bzw. kleine Partikel - über magnetische Kräfte nahe an einen Tumor herangebracht werden, um dadurch Gene zu transferieren, die zelluläre Sensitivität gegenüber einem Chemotherapeutikum vermitteln. Entscheidend in dem vorliegenden, mit dem Institut f. Virologie gemeinsam durchgeführten Projekt ist das Design der Kapseln, die zum Transport dieser Vieren dienen. Ausgestattet mit einer stabilen Innenschale, in die die Viren in ein (Mikro-)Gel eingebettet sind, sollen sie gleichzeitig von "aussen" intransparent gegenüber dem körpereigenen Immunsystem gestaltet sein. Moderne Polymerchemie sowie Selbstassemblierungsprozesse werden dazu herangezogen werden. Gemeinsam miteingeschlossen werde magnetische Nanopartikel, die über ein von aussen angebrachtes Magnetfeld an der Position des Tumors lokal angereichert werden. Die Methode wird einerseits wissenschaftlich in Zellkulturmodellsystemen, andererseits auch praktisch erprobt werden.

Die gerichtete Anwendung und Enkapsulierung biologisch aktiver Substanzen ist einer der Hauptforschungsrichtungen der biologischen und pharmazeutischen Chemie. Neben konventionellen Pharmazeutika (mit üblicherweise niederigem Molekulargewicht kleienr als 1000 Da) werden spezielle Konzepte zum gezielten und gerichteten Anwendung grösserer Biomolelüle, wie zB.: Peptiden, Proteinen, DNA bzw. ganzen Viren benötigt, um Erkrankungen zu behandeln. Das vorliegende Projekt zielte auf Untersuchungen von neuen Enkapsulierungsmethoden ab, bei denen eine selektive Anreicherung sowie nachfolgende Freisetzung der eingeschlossenen Substanzen über magnetische Kräfte erreicht werden kann. Als erstes Konzept wurde ein Gel, bestehend aus hydrophoben und hydrophilen Polymeren entwickelt, das nur auf Basis von Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten wurde. In dieses Gel konnten superparamagnetische Nanopartikel eingelagert werden, wobei das Gel bei nur geringen Temperaturunterschieden von wenigen %deg;C zum Aufbrechen gebracht werden konnte. Dies gelang unter anderem durch Einlagerung eines speziellen, temperatursensitiven Polymers (Poly-N-Isopropylacrylamid). Ein anderes Konzept zum Einschluss von biologisch aktiven Verbindungen basierte auf der bildung von Lipid- bzw. Polymervesikeln. In diese wurden aktiven Viren (Rhinoviren) eingeschlossen, wobei die Schale der Polymersome hernach durch einen Silizifizierungsprozess (Sol/Gel-Prozess) verschlossen und stabilisiert werden konnte. Zusätzlich gelang es, ebenfalls superparamagnetische Nanopartikel in die Schale dieser "Nanocontainer" einzuschliessen.