Transport von Nanomolekülen in die richtigen Zellen
Das Prinzip der Gentherapie besteht darin, Gene mit bestimmten Funktionen in eine Wirtszelle einzubringen. Dafür wird ein Vektor benötigt, der den Transport der Ladung (normalerweise Gene, aber gegebenenfalls auch andere Moleküle) übernimmt. Für solche Zwecke werden generell Viren benutzt, da ihre Vermehrungsstrategie praktischerweise darauf beruht, eigenes Erbgut in fremde Zellen einzuschleusen. Das EU-finanzierte Projekt PROTENGENCTRANS (Protein engineering for encapsulation and intracellular transport) hingegen verwendete das thermophile Bakterium Aquifex aeolicus (AaLS), dessen Proteinkapsel noch bei über 700˚C stabil bleibt und dessen bakterielle Struktur sich auch durch Einfügen von Mutationen nicht verändert. Im Rahmen des Projekts wurde die Innenseite der AaLS-Kapsel mit negativ geladenen Aminosäureresten ausgekleidet, um einen Container für die zu transportierenden Moleküle zu schaffen, u.a. Plasmide (ringförmige bakterielle DNA) und unterschiedlich lange DNA-Stränge. Auf diese Weise gelang der Transport von Gold-Nanopartikeln, deren Einsatz derzeit in der Brustkrebstherapie hochaktuell ist. Die zelluläre Aufnahme der Wirkstoffe verbesserte man durch PTD-Peptide (PTD: Protein-Transduktions-Domäne). PROTENGENCTRANS befasste sich genauer mit dieser Technologie und entwickelte eine Methode, um das AaLS-Kapsid mit genetisch kodierten gewebeselektiven PTD auszustatten. Ziel war es, in PTD-AaLS Fremdmoleküle einzuschleusen, die zelluläre Aufnahme der Komplexe zu überwachen und anschließend die intrazelluläre Freisetzung der Moleküle zu induzieren. Hierzu wurden die Moleküle mit Fluorophoren (häufigen Bestandteilen von Gentherapien) markiert, die zur transportierten Ladung gehörten. Der Anwendungsbereich für diese Ergebnisse ist vielfältig. Vor allem bieten sich Möglichkeiten für neuartige Gentherapien, speziell den Ersatz defekter durch funktionsfähige Gene oder die Modulierung hyper- oder hypoaktiver Gene. Weitere Anwendungen sind gewebsspezifischer Transport, Einsatz von Fluorophoren für Bildgebungsverfahren und für zytotoxische Moleküle bei Krebstherapien.
