HIPS - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

WISSENSCHAFTLICHER ERGEBNISBERICHT | Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS)
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Grund ihrer geänderten Barriereeigenschaften größtenteils
die biologische Relevanz fehlt. Primäre humane Zellen
spiegeln die in vivo-Situation am besten wider, allerdings
sind sie nur sehr begrenzt verfügbar und ihre Isolation
gestaltet sich zeit- und kostenintensiv.
Daher wird eine neue Zelllinie entwickelt, mit deren Hilfe
ein in vitro-Modell etabliert wird, das nicht von Tumorzellen
abgeleitet ist und intakte Barriereeigenschaften aufweist.
Dieses System wird es ermöglichen, Infektionspfade über
den Respirationstrakt aufzuklären und die Entdeckung von
Wirkstoffen zu erleichtern, mit denen solche Infektionskrankheiten
behandelt werden können.
Nadelfreie Impfung über die Haut Die meisten Impfungen
werden heutzutage über eine intramuskuläre Injektion
verabreicht. Allerdings kann mit dieser Applikationsart
der Impfstoff die antigenpräsentierenden Zellen der Haut,
die die weitere Immunantwort auslösen, nicht optimal
erreichen. Neue Strategien zur nadelfreien Impfung über
die Haut schädigen die schützende Hornschichtbarriere
über einen signifikanten Zeitraum und sind daher für
flächendeckende Impfungen in Ländern mit kritischen
Hygienebedingungen ungeeignet.
Kürzlich wurde über eine alternative Impfstrategie berichtet,
wobei Nanopartikel über die Haarfollikel zum Hautimmunsystem
vordringen. Da bekannt ist, dass Pollenantigene die
talggefüllten Follikel schnell durchdringen und bei entsprechend
sensibilisierten Personen eine allergische Reaktion
auslösen können, soll dieser Mechanismus mit künstlichen,
partikulären Impfstoffträgersystemen nachgeahmt werden.
Diese Strategie für die Umsetzung der nadelfreien Impfung
über die intakte Hautbarriere ist sehr vielversprechend und
wird in der Abteilung Wirkstofftransport nun intensiv weiter
entwickelt.
Nano- und mikropartikuläre Arzneistoffformulierungen
zur Therapie chronisch entzündlicher Darmerkrankungen
Chronisch entzündliche Darmerkrankungen wie die Kolitis
ulzerosa sind Autoimmunerkrankungen des Magen-Darm-
Trakts. Die Patienten leiden schubweise unter starken
Schmerzen, Magen-Darm-Krämpfen und heftigem, oft
blutigem Durchfall. Zudem ist das Risiko, an Darmkrebs zu
erkranken, wesentlich erhöht.
In Tierversuchen konnte gezeigt werden, dass sich Teilchen
im Nano- bis Mikrometerbereich gezielt im entzündeten
Darmgewebe anreichern. Daher könnten nano- und
mikropartikuläre Arzneistoffformulierungen die Therapie
chronisch entzündlicher Darmerkrankungen in naher
Zukunft verbessern. In der Abteilung „Wirkstofftransport“
Caco-2 Zelle mit an die Zellmembran adhärierten Propylstärke-
Nanopartikeln Foto: HIPS / HZI
werden zur Zeit solche neuartigen Formulierungen für eine
ganze Reihe unterschiedlicher antiinfektiöser Wirkstoffe
entwickelt. Zusätzlich wurde ein neuartiges Zellkulturmodell
der entzündeten Darmmukosa etabliert, das Studien
zum Mechanismus der Anreicherung erlaubt.
Design neuer Transportsysteme für Nukleinsäuren
In der nicht-viralen Gentherapie verschiebt sich der Fokus
von der Behandlung mutationsbedingter Krankheiten hin
zur Anwendung als Schutzimpfung oder Allergiebehandlung.
Das erneut zunehmende Interesse ist auf die Entdeckung der
RNA-Interferenz zurückzuführen. Es handelt sich dabei um
einen Mechanismus zur sequenzspezifischen Inhibition
eines Zielgens, der als Therapie für viele unterschiedliche
Krankheiten genutzt werden kann. Die physikochemischen
Eigenschaften von Nukleotidketten sowie die epithelialen
Barrieren verhindern jedoch den effektiven Transport zum
Wirkort. Deshalb ist zur Nutzung dieser Therapien ein
geeignetes Transportsystem notwendig, welches effizient,
sicher und klinisch anwendbar ist. Hierzu entwickeln die
Wissenschaftler der Abteilung DDEL aus aktuellen Ansätzen
der Polymerchemie und Nanotechnologie eigene Formulierungen.
In diesen wird der Wirkstoff entweder komplex
gebunden (Polyrotaxane als kationische Partner zur
Komplexierung der anionischen Nukleinsäuren) oder in
Nanopartikeln eingekapselt (core-shell Trägerpartikel auf
Basis biodegradierbarer Polymere wie Chitosan-umhüllte
PLGA-Partikel). Ziel ist die Entwicklung von Trägersystemen,
die durch kontrollierbare physikalische und pharmakokinetische
Eigenschaften an unterschiedliche Applikationsrouten
anpassbar sind. Zunächst werden diese Transportsysteme für
die Aufnahme über die Lunge und in späteren Projekten
auch über den Verdauungstrakt optimiert werden.