Lebende Organismen sind aus einzelnen Zellen aufgebaut, die durch eine Lipid-Membran von ihrer Umgebung abgetrennt sind. Für ein sinnvolles Miteinander müssen sich diese Zellen untereinander verständigen. Hormone beispielsweise sind Botenstoffe, die Informationen innerhalb des Körpers weiterleiten. Dabei ist es nicht unbedingt notwendig, dass die Botenstoffe in das Zellinnere gelangen, um ihre Botschaft "abzugeben", die Kommunikation kann auch – sozusagen wie ein Klopfzeichen – durch die Zellwand erfolgen.

Einem britischen Forschungsteam um Christopher Hunter und Nicholas Williams von der University of Sheffield gelang es nun, ein solches Signalübertragungssystem mit relativ einfachen chemischen Verbindungen nachzubauen: Die Forscher bauten synthetische Rezeptoren in die Membran von künstlichen Vesikeln ein. Die Rezeptoren bestanden aus stäbchenförmigen Molekülen mit einer reaktiven Kopfgruppe an beiden Enden, die aus der Membran herausragten. Bei der Hälfte der Rezeptoren war an die ins Vesikelinnere weisende Kopfgruppe ein kleines Farbstoff-Molekül angekoppelt.

Anschließend gaben die Wissenschaftler den Botenstoff hinzu. Er bewirkte, dass die auf der Vesikeloberfläche befindlichen Kopfgruppen von je zwei Rezeptormolekülen miteinander reagierten und diese so zu einem Dimer verknüpften. Dadurch kamen sich auch die beiden Kopfgruppen der Rezeptorpaare auf der Innenseite der Vesikel sehr nahe – nah genug, um nun ihrerseits miteinander reagieren zu können. Im Vesikelinneren konnte jedoch nur eine Kopplungsreaktion zwischen einer Kopfgruppe mit und einer Kopfgruppe ohne Farbstoff-Molekül stattfinden. Dabei wurde der Farbstoff abgespalten und ins Vesikelinnere freigesetzt – als Antwort des Rezeptorsystems auf den äußeren Botenstoff.

Die Wissenschaftler hoffen, mit diesem Prinzip der auf ihre Umgebung reagierenden Vesikel "intelligente" Transportsysteme für pharmakologische Wirkstoffe zu entwickeln. So könnte beispielsweise die inaktive Vorstufe eines Medikamentes in Vesikel verpackt injiziert werden. Ein nur im Zielorgan oder nur in krankem Gewebe vorkommender Botenstoff könnte dann eine katalytische Reaktion innerhalb der Vesikel auslösen, die dann erst die Vorstufe zum aktiven Wirkstoff umsetzt. Beim Freisetzen des Vesikelinhalts erhalten gesunde Zellen entsprechend nur die inaktive Substanz und werden nicht geschädigt, kranke Zellen dagegen erhalten das wirksame Medikament.