Die richtige Verpackung macht's

News: Die richtige Verpackung macht's

'Trojanische Pferde' sind für Computerbesitzer sehr ärgerlich, für Genforscher hingegen sehr willkommen. Letztere nennen sie zwar Genfähren, aber auch hier sind es normalerweise Viren, die bestimmte Informationen transportieren - beispielsweise ins Innere von Zellen. Koreanische Wissenschaftler konnten jetzt erstaunlicherweise auch eine anorganische Verbindung als Transportmittel gewinnen: Ton.

Nicht immer lassen sich Biomoleküle, etwa pharmakologische Wirkstoffe, ohne weiteres in Zielzellen einschleusen. Insbesondere ist es eine diffizile Angelegenheit, DNA-Informationen – beispielsweise für eine Gentherapie – in eine Zelle zu transportieren. Nur in der richtigen "Verpackung" gelingt es. Bei der klassischen Methode dienen Viren als "Genfähren". Erstaunlicherweise hat sich nun auch eine anorganische Verbindung für solch einen Transport qualifiziert: Koreanische Forscher um Jin-Ho Choy von der Seoul National University konnten beweisen, dass winzige Partikel anionischer Tone aus Magnesium-Aluminium-Hydroxiden ebenfalls als "Genfähren" für Biomoleküle geeignet sind (Angewandte Chemie International Edition vom November 2000).

Diese Tone, so genannte Schichtdoppelhydroxide, bestehen aus Lagen von Ton, deren Zwischenräume mit negativ geladenen Ionen gefüllt sind. Diese können durch negativ geladene Biomoleküle, etwa DNA, ersetzt werden. Dabei passt sich der Abstand der beiden Schichten der Größe der jeweiligen eingelagerten Biomoleküle an.

Viele negativ geladene Biomoleküle werden nur schlecht von Zellen aufgenommen, da sie von negativen Ladungen der Zellmembran abgestoßen werden. Durch die Verpackung werden die Ladungen abgeschirmt und so die Abstoßung zwischen Biomolekül und Zellmembran aufgehoben. Die beladene Genfähre kann von der Zelle aufgenommen werden. Innerhalb der Zelle gelangt sie zunächst in spezielle Zellorganellen, die Lysosomen. In deren saurem Milieu löst sich die Genfähre auf und gibt den Inhalt des Päckchens wieder frei.

Anhand von Experimenten mit "eingepackten" fluoreszierenden Molekülen konnten Jin-Ho Choy und sein Team zeigen, dass die anorganischen Doppelschichten tatsächlich als Transporthilfen den Weg in Zellen ebnen. Ohne Verpackung wurde dagegen keine Fluoreszenz in die Zellen transportiert.

Darüber hinaus wurde der Beweis erbracht, dass auch funktionelle Biomoleküle an ihre Wirkungsstätte gelotst werden können. Dazu wurde eine Oligonucleotid-Sequenz, die ein bestimmtes Gen einer Blutkrebszelllinie hemmt, in die Ton-Doppelschicht eingepackt. Blutkrebszellen, die mit den beladenen Schichten behandelt wurden, zeigten eine deutliche Wachstumshemmung. Das unverpackte Oligonucleotid hatte dagegen keinen Effekt. Erst die Verpackung macht offensichtlich möglich, dass der Wirkstoff in die Zellen gelangt und das Ablesen des Genes verhindert.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 23.6.1998
"Nackte DNA gibt rheumatischen Nagern wieder Kraft"
Spektrum Ticker vom 9.12.1999
"Keine Wunder, aber Fortschritt"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 10/97, Seite 50
"Gentherapie: Viren als Vehikel"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 9/97, Seite 50
"Gentherapie: nicht-virale Strategien"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)