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Zufall brachte Jenaer Forscher auf einen Clou: Externe Blutfilter ermoeglichen ganz neue Behandlungskonzepte
Jena (15.04.) Wie kann man einem Patienten eine Arznei verabreichen, ohne dass er sie in seinen Koerper aufnehmen muss? - Eine Antwort auf diese paradox klingende Frage hat die Arbeitsgruppe Pharmakologische Haemostaseologie am Klinikum der Friedrich-Schiller-Universitaet Jena gefunden: Ihre externen therapeutischen Systeme bestehen aus einem Biokunststoff-Filter, der wie eine Umleitung an den venoesen Blutkreislauf angeschlossen wird. Den Schluessel fuer dieses System bildet das Zusammenwirken von sogenannten PMMA-Kunststoffen und einer PEG-Kupplung, mit deren Hilfe Arzneimittel und Wirkstoffe fest mit der Filteroberflaeche verkettet wird. Mit diesen externen Systemen wird vermutlich in absehbarer Zeit jede im Blut transportierte Substanz gezielt ausgefiltert werden koennen: von Alkohol ueber Krebssignalstoffe bis hin zu Viren.
Gefunden hat das Team um Prof. Dr. Goetz Nowak dieses Prinzip durch einen Zufall. Eigentlich suchten die Wissenschaftler nach einer Moeglichkeit, den Blutegelwirkstoff Hirudin laenger im Kreislauf von Dialysepatienten zu halten. Hirudin verhindert Blutgerinnseln, die sich besonders leicht an der Kunststoffoberflaeche von "kuenstlichen Nieren" bilden. Als die Jenaer Forscher mit einem um zwei Polyethylenglykol- (PEG)-Ketten verlaengerten Hirudin experimentierten, stellten sie zu ihrer Verwunderung fest, dass dieses veraenderte PEG-Hirudin sich bevorzugt an dem plexiglasartigen Biokunststoff Polymethylmethacrylat (PMMA) anlagert.
Schnell war die Idee geboren, dass man nun den Thrombosehemmer Hirudin den Patienten nicht mehr in die Vene spritzen muss, sondern die kuenstliche Niere selbst mit dem Wirkstoff gleichsam "beschichtet". Die PEG-Gruppe arbeitet wie eine Hundeleine, die das Hirudin physiko- chemisch an die Kunststoffoberflaeche fesselt, so dass es jenes hochspezifische, die Blutgerinnung ausloesende Enzym Thrombin aus dem vorbeistroemenden Blut herausfiltert. "Wir koennen ein Dialyse- System so hoch beschichten, dass ueber Wochen hinweg keine Gerinnungsgefahr besteht", erlaeutert Prof. Dr. Goetz Nowak. Inzwischen laufen Patentantraege fuer diesen Mechanismus. Das Interesse am PEG-Hirudin ist gross, und gemeinsam mit der Pharma-Firma Knoll wird die klinische Anwendung dieser Substanz vorbereitet.
Parallel dazu hat Nowaks Arbeitsgruppe schon den naechsten Denkschritt vollzogen. Denn nach demselben Prinzip laesst sich theoretisch auch jeder andere Wirkstoff aus dem universellen Transportmedium Blut ausfiltern: Bestimmte Enzyme oder Botenstoffe, Cholesterin oder Alkohol, ja selbst Krankheitserreger. Entscheidend fuer das therapeutische System sind dabei drei Bedingungen: erstens bedarf es eines jeweils spezifisch wirksamen An-tigens, Antikoerpers oder Wirkstoff-Antagonisten, zweitens muss er mit Polyethylenglykol kombinierbar sein, und drittens ist fuer eine hohe Wirksamkeit eine moeglichst grosse Filteroberflaeche vonnoeten. Nowaks Team arbeitet nunmehr mit wenige Mikrometer kleinen Kunststoffpartikeln, die aehnlich wie ein Aktivkohlefilter optimal grosse Oberflaechen erzeugen; ganze Fussballfelder passen praktisch in das Volumen eines Reagenzglases. Aber der besondere Kniff, dass das angewandte Medikament ausserhalb des menschlichen Koerpers zum Einsatz kommt, hat auch eine interessante "Neben-wir-kung": Der Arzneiwirkstoff ist fuer die koerpereigene Immunabwehr quasi unangreifbar geworden, und somit koennen selbst Wirkstoffe eingesetzt werden, die sonst vom Koerper sofort unschaedlich gemacht wuerden. Besonders wichtig wird dieser Effekt, wenn koerpereigene Signalstoffe beeinflusst werden sollen, die zum Beispiel den Blutdruck oder auch die Immunabwehr steuern.
Das PEG-Prinzip birgt damit eine Fuelle neuer hochwirksamer Anwendungsmoeglichkeiten, die zumeist im Detail noch nicht hinreichend erforscht sind. Klar ist jedoch, dass der Schritt von der Forschung bis zur klinischen Praxis in vielen Faellen nur sehr kurz sein wird. Um alles moeglichst schnell zu erreichen, will sich schon im naechsten Jahr Dr. Elke Bucha, derzeit wissenschaftliche Mitarbeiterin im Nowak-Team, mit einer Bio-Hightech-Firma selbstaendig machen. Eines ihrer Spezialgebiete im Jenaer Team sind Experimente, bei denen eine PMMA/PEG-Kombination auf feste Oberflaechen aufgeklebt wird. Konkret: Auf diese Weise koennte ein hochkonzentrierter Botenstoff auf Gelenkprothesen oder Knochenersatzmaterial aufgebracht werden, um Knochenwachstum punktuell zu foerdern. Besonders aeltere Menschen mit nur schwer heilbaren Bruechen koennten davon profitieren. "Aber wir denken auch schon weiter: etwa an Mikrochips und Biosensoren", umreisst Goetz Nowak die ausserordentliche Dynamik der Forschungen.
Ansprechpartner: Prof. Dr. Goetz Nowak, Tel.: 03641/304411
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Information technology, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
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German
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