DNA als Wirkstoff in Nanotransportern
Die Entwicklung effektiver Wirkstoffabgabesysteme und Impfstoffe ist nach wie vor eine große medizinische Herausforderung. Beim Design solcher Systeme müssen verschiedene Aspekte berücksichtigt werden, die Einfluss auf Leistungsparameter wie Zusammensetzung, Funktionalisierung, Morphologie und Freigabemechanismus haben. Für In-vivo-Anwendungen sind biologisch abbaubare Block-Copolymere gefragt, die keine toxischen Nebenwirkungen haben und leicht aus dem Organismus entfernt werden können. Die überwiegende Mehrheit der Freigabesysteme verwendet jedoch sphärische (kugelförmige) Aggregate, die weiter im Körper zirkulieren, weil sie von Makrophagen nicht aufgenommen werden können. Um dieses Problem zu lösen, entwickelte das EU-finanzierte Projekt PHOMULDNAPOL (Photoresponsive multifunctional DNA block copolymer nanocarriers for drug delivery and vaccine development) Nanotransporter auf Basis von DNA-Polymeren. Das System beruht auf komplementären DNA-Sequenzen, die an spezifische Moleküle gebunden sind und durch Hybridisierung multifunktionelle Polymere erzeugen. Der Abbau kann unter bestimmten Bedingungen induziert werden und ermöglicht so eine kontrollierte Freisetzung. Polymere aus Polyethylenglykol und Poly-ε-Caprolacton wurden in wurmähnliche Micellen eingebettet, die bewährte Krebsmedikamente enthalten. Der Abbau dieser Micellen wurde in vitro und die Wirksamkeit an einem In-vivo-Mausmodell für Krebs getestet. Nach Injektion der Formulierung wurde die Tumorgröße signifikant reduziert und damit die Wirksamkeit der Krebstherapie bestätigt. Für die Anwendung als Impfstoffe liefern die nanopartikelbasierten Systeme immunstimulatorische und ko-stimulatorische Moleküle für Antigen-präsentierende Zellen und lösen damit eine Immunantwort aus. PHOMULDNAPOL gelang es, kurze einzelsträngige DNA-Moleküle (CpG) an Polyanionen zu binden, damit Micellen entstehen, die das Antigen enthalten und damit den Impfeffekt erzeugen. Die tumorhemmende Wirkung dieser innovativen Impfstoffe wurde in vivo mit viel versprechenden Ergebnissen bestätigt. Der Einsatz von DNA für den Transport von Wirk- oder Impfstoffen ist eine Innovation und damit ein bedeutender Fortschritt auf dem Gebiet mit vielseitiger Anwendung.
Schlüsselbegriffe
DNA, Wirkstoffabgabe, Impfstoffe, Nanotechnologie, Polymer, Polyethylenglykol, Poly-ε-Caprolacton, Mizelle, CpG-Polyanion
