In Hühnerfedern gefundene Aminosäure könnte Chemotherapeutika liefern und Enzyme reparieren

Eine neue Methode zur Arzneimittelverabreichung mit Prolin, einer Aminosäure, die in Hühnerfedern und Hautgewebe vorkommt, könnte laut neuen Forschungsergebnissen dazu eingesetzt werden, die Nebenwirkungen einer Chemotherapie zu begrenzen und wichtige Enzyme zu reparieren.

Veröffentlicht in der Zeitschrift Chemiehaben Forscher einen Käfig (eine Box aus einzelnen Molekülen) aus biologisch verträglichen Peptiden entworfen, kurzen Aminosäuren, die die Grundlage von Proteinen bilden. Diese Käfige können Medikamente unterschiedlicher Größe aufnehmen und mit hoher Präzision im Körper transportieren.

Die negativen Nebenwirkungen einer Chemotherapie, wie Haarausfall und Nervenschäden, sind das Ergebnis einer „Off-Site-Toxizität“, bei der die Behandlung sowohl gesunde Zellen rund um den Tumor als auch den Tumor selbst abtötet. Durch die Schaffung eines Nanokäfigs, der das Medikament einschließt und in den Tumor transportiert, bevor es freigesetzt wird, kann dieser Effekt direkter auf den Tumor gelenkt werden, wodurch gesunde Zellen abgeschirmt werden.

Der Käfig kann auf verschiedene Größen eingestellt werden, wodurch unterschiedliche Wirkstoffmengen transportiert werden können. Diese flexible Struktur ermöglicht möglicherweise die Abgabe von Chemotherapeutika, Antibiotika und Virostatika. Bisher konnten Käfige dieser Art nur aus Kohlenwasserstoffmolekülen hergestellt werden, die in Teer vorkommen, der für Menschen oft giftig sein kann.

Diese Struktur, so glauben die Forscher, eröffnet auch die Möglichkeit, fehlerhafte Enzyme im Körper zu ersetzen, was bisher nicht möglich war. Bisher konnte die Aktivität von Enzymen, die aus Proteinen bestehen und wichtige Funktionen im Körper erfüllen, nur durch Medikamente blockiert werden. Die Blockierung dieser Funktion hätte dann Auswirkungen auf den Körper, etwa eine Verringerung der Entzündung. Nun könnten die Käfige diese Funktion ersetzen, was den Grundstein für eine neue Behandlungsform legen könnte.

Der Hauptautor Dr. Charlie McTernan, Dozent für Chemie am King’s College London und Gruppenleiter am Francis Crick Institute, sagte: „Was wir geschaffen haben, ist im Wesentlichen ein biologisch verträglicher molekularer Teebeutel. Wir können diesen Teebeutel oder Käfig aus weithin verfügbarem Prolin und Kollagen mit mehreren verschiedenen Medikamenten füllen und sie viel gezielter verabreichen als bisher.“

„Wir hoffen, dass wir dadurch mit der Zeit den Haarausfall, die Übelkeit und andere unangenehme Nebenwirkungen der Chemotherapie eindämmen können. Vielleicht gelingt es uns sogar, funktionsgestörte Enzyme zu reparieren, die Einfluss auf die Krebsentstehung haben. Das Beste daran ist, dass wir dies nachhaltig und in großem Maßstab tun können.“

Prolin hat eine sehr gerade und starre Form und ist zudem wasserlöslich, was es für die Verabreichung von Medikamenten besonders geeignet macht, da der menschliche Körper zu etwa 60 % aus Wasser besteht. Indem sie das Peptid an kleine Mengen Metall wie Palladium binden, konnten die Forscher eine anpassbare Struktur schaffen, deren Größe schnell zunehmen oder abnehmen kann.

Da Prolin und Kollagen weithin verfügbar sind und nicht wie frühere Methoden auf Kohlenwasserstoffketten angewiesen sind, hofft das Team, die derzeitige Produktion im Labor nachhaltig steigern zu können.