Maßanzüge für Würmer, die funktionelle Fracht liefern können

James Bonds legendärer Quartiermeister Q stellte dem Spezialagenten eine endlose Reihe von Werkzeugen und Gadgets zur Verfügung, um ihm bei der Erfüllung seiner Missionen zu helfen. Jetzt haben Forscher aus Japan die gleiche Fähigkeit bewiesen, mikroskopisch kleine Würmer mit einem überraschenden Arsenal an funktionellen und schützenden Faktoren auszustatten.

Forscher der Universität Osaka haben herausgefunden, dass winzige freilaufende Würmer, sogenannte Nematoden, mit Hydrogel-basierten „Hüllen“ umhüllt werden können, die weiter modifiziert werden können, um funktionelle Fracht zu tragen. Ihre Studie wurde veröffentlicht in Materialien heute Bio.

Nematoden sind freilebende, mikroskopisch kleine Würmer, die typischerweise im Boden oder in anderen Nischen der Umwelt leben und in einigen Fällen in den menschlichen Körper eindringen können. Anisakis simplex, ein Nematode, der normalerweise in Meeresumgebungen lebt, aber Menschen besiedeln kann, wenn er aufgenommen wird, hat eine ungewöhnliche Vorliebe für Krebszellen gezeigt.

„Es wurde berichtet, dass A. simplex Krebs wahrnimmt, möglicherweise indem es einen Krebsgeruch wahrnimmt, und sich an Krebsgewebe anlagert“, sagt Wildan Mubarok, Erstautor der Studie. „Dies veranlasste uns zu der Frage, ob es verwendet werden könnte, um Krebsbehandlungen direkt an Krebszellen im menschlichen Körper abzugeben.“

Um diese Möglichkeit zu untersuchen, entwickelten die Forscher zunächst ein System zum Aufbringen von Hydrogelhüllen auf Nematoden, indem sie sie in eine Reihe von Lösungen tauchten, die Chemikalien enthielten, die sich aneinander binden, um eine gelartige Schicht auf ihrer gesamten Oberfläche zu bilden. Dieser Prozess passt im Wesentlichen einen etwa 0,01 mm dicken Anzug in etwa 20 Minuten an den Wurm an.

„Die Ergebnisse waren sehr eindeutig“, sagt Shinji Sakai, Seniorautor der Studie. „Die Hüllen beeinträchtigten in keiner Weise das Überleben der Würmer und waren flexibel genug, um die Beweglichkeit und die natürliche Fähigkeit der Würmer, attraktive Gerüche und chemische Signale zu erkennen, aufrechtzuerhalten.“

Als nächstes beluden die Forscher die Hüllen mit funktionellen Molekülen und stellten fest, dass dies die Würmer vor ultraviolettem Licht oder Wasserstoffperoxid schützte. Darüber hinaus könnten die Hüllen mit Anti-Krebs-Wirkstoffen beladen werden, die die Nematoden, geschützt, aber ungehindert durch ihre Hydrogel-Panzerung, transportieren und abgeben könnten, um Krebszellen in vitro abzutöten.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Nematoden in Zukunft möglicherweise dazu verwendet werden könnten, funktionelle Fracht an eine Reihe spezifischer Ziele zu liefern“, sagt Mubarok. Angesichts der Anpassungsfähigkeit der Hydrogelhüllen ist dieses wurmbasierte Abgabesystem nicht nur für die Abgabe von Krebsmedikamenten an Tumorzellen bei Patienten vielversprechend, sondern hat auch potenzielle Anwendungen in anderen Bereichen, z. B. bei der Abgabe nützlicher Bakterien an Pflanzenwurzeln.