BHS-gängige Nanopartikel zur Heilung neurodegenerativer Krankheiten
Die neurologischen Mechanismen bei Gesundheit und Krankheit sind noch weitgehend ungeklärt, und neuroprotektive Strategien werden nur langsam von der Forschung in die klinische Praxis umgesetzt. Zudem verhindert die Blut-Hirn-Schranke (BHS) weitgehend, dass neuroprotektive Medikamente ins Gehirn vordringen können. Mit Nanopartikeln (NP) könnten Neurowissenschaftler die Behandlung neurologischer Störungen revolutionieren, da NP die BHS durchdringen. Vor kurzem erkannte man nun das neuroprotektive Potenzial des Proteins S100A4. Im Rahmen des Projekts NANONEUROPROTECTION (Nanomaterials for treatment of neurodegenerative disorders) wurden mit modernsten Techniken neuroprotektive Signalwege charakterisiert und neuroprotektive Medikamente auf Basis von S100A4 und dessen Peptidderivaten H3 und H6 entwickelt. Untersuchungen an Zellmodellen für Neurodegeneration ergaben zuverlässige neuroprotektive Effekte bei S100A4, H3 und H6, die sich somit auch als Medikamente für neurologische Erkrankungen eignen. Ein wichtiges Projektergebnis war die Entdeckung eines protektiven Signalwegs und dass die S100-ErbB-Achse an mehreren Aspekten der Neuroprotektion beteiligt ist. ErbB sind neuronale Rezeptoren, die in Zusammenhang mit Epilepsie, Schizophrenie, Alzheimer und Parkinson stehen. An mehreren Neurotoxizitätsmodellen wurde gezeigt, dass S100A4 durch direkte Bindung an ErbB protektive Botenstoffe aktivieren kann. Die Expression von S100A4 und ErbB wurde schließlich bei Hirnschäden an Nagermodellen korreliert. Ein weiterer großer Erfolg war die Herstellung kugelförmiger Gold-Nanopartikel und AuNS (gold plasmonic nanostars) sowie einer Plattform für deren Freisetzung. Wegen der Multispike-Morphologie der AuNS ist die Durchdringung besser und die Oberfläche unterstützt die Bindung von Biosensoren oder neuroaktiven Substanzen. Zudem wurde die Funktionalisierung zur besseren Freisetzung von S100-Neuroprotektoren optimiert, die, wie Pilotversuche zeigen, die BHS durchdringen können. Die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen wie Schlaganfall, Epilepsie und Parkinson beläuft sich allein in Europa jährlich auf Hunderte Milliarden Euro. NANONEUROPROTECTION eröffnete neue Möglichkeiten in der Entwicklung neurotrophischer, auf S100 gerichteter nebenwirkungsärmerer Nanopartikel. Mit der flexiblen Funktionalisierung wäre auch der Einsatz MRT-aktiver Substanzen wie Eisenoxid denkbar, um Therapien mit bildgebenden Verfahren zu ergänzen.
Schlüsselbegriffe
Neuroregeneration, neurodegenerative Erkrankungen, BHS, S100A4, NANONEUROPROTECTION, AuNS, neuroprotektive Peptide