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29. November 2017

Neuer Anlauf zur Nanomedizin

Auf Nanopartikeln ruhen grosse Hoffnungen für medizinische Anwendungen. Um das Potenzial der Nanomedizin zum Tragen zu bringen, sei noch viel Grundlagenforschung nötig, sagt Prof. Barbara Rothen-Rutishauser vom Adolphe Merkle Institut.

Frau Prof. Rothen-Rutishauser, Sie haben dieser Tage in Brugg als Wissenschaftlerin am 'Hightech Zentrum Aargau' über Nanomedizin referiert. Das Hightech Zentrum ist der Innovationsförderung im Kanton Aargau verpflichtet. Ist die Nanomedizin schon in den Pharma- und Gesundheitsunternehmen angekommen?
Ja, es gibt durchaus schon medizinische Produkte, die von der Pharmaindustrie hergestellt werden und die auf Nanopartikeln – also Partikeln in der Grösse von Nanometern (Milliardstelmetern) – beruhen. Entsprechende Diagnostika und Medikamente sind von der US-amerikanischen Zulassungsbehörde FDA bereits für den Einsatz bei Patientinnen und Patienten freigegeben worden, ebenfalls von Swissmedic, dem Schweizer Pendant der FDA.

Wo konkret profitieren Patientinnen und Patienten in der Schweiz heute von Nanomedizin?
Eisenoxid-Nanopartikel werden zum Beispiel als Kontrastmittel in der Magnetresonanz-Tomographie eingesetzt. Sie reichern sich unter anderem in der Leber und Milz an und können auch helfen, spezifische Tumoren zu lokalisieren.

Nanopartikel kommen aber auch schon als Wirkstoffe zum Einsatz, vor allem in der Krebstherapie. Dank Nanopartikeln kann man Krebsmedikamente in grösseren Konzentrationen genau an den Ort im Körper bringen, wo sie benötigt werden. Ein Beispiel sind Liposomen, das sind kleine Vesikel die von einer Lipiddoppelschicht umgeben sind und im Innern ein Chemotherapeutikum einschliessen. Mit einer solchen Formulierung wird der Wirkstoff vor einer Metabolisierung geschützt und die Liposomen reichern sich passiv im Tumorgewebe an. Dadurch lassen sich auch Nebenwirkungen vermeiden.

Für Nanomedikamente gilt dabei, was für Medikamente ganz allgemein gilt: Nicht jede Behandlung schlägt bei jedem Patienten gleich gut an, denn Menschen sind sehr unterschiedlich.

Vor einigen Jahren war Nanomedizin in aller Munde. Ist der Eindruck richtig, dass die Erfolge nicht ganz so schnell eingetroffen sind wie früher von manchem erhofft? 
Wir sind tatsächlich noch nicht so weit, wie der Hype glauben liess, der vor 10, 15 Jahren eingesetzt hat. Die Forschung hat unterdessen festgestellt, dass Nanopartikel im menschlichen Körper ein sehr komplexes Verhalten an den Tag legen. Nanopartikel sind Feststoffe und können sich nicht auflösen wie manche Biomoleküle. Feststoffe reagieren, wenn sie ins Blut eingebracht werden, mit Zellen oder Proteinen. Es kann auch zu mannigfaltigen Interaktionen mit den Zellen des Immunsystems kommen. Auch wenn nanomedizinische Ansätze im Tierversuch sehr erfolgreich sind, kann im Menschen eine ganz andere Reaktion eintreten – oder gar keine. Wir müssen all diese Vorgänge besser verstehen, bevor wir den Schritt vom Labor zum Patienten machen können.

Welche neue Aufgabe erwächst daraus für Sie als Wissenschaftlerin? 
Wir müssen die Partikel, die künftig in der Nanomedizin eingesetzt werden sollen, besser charakterisieren: Was passiert, wenn man sie ins Blut injiziert? Klumpen sie zusammen? Sammeln sich Proteine an? Es bedarf noch vieler Laborexperimente, um hier Klarheit zu schaffen.

Sie glauben weiterhin an den Erfolg der Nanomedizin?
Die Nanomedizin hat ein grosses Potenzial, ja. Nach gewissen Rückschlägen müssen wir heute einen neuen Anlauf nehmen und uns Zeit nehmen für die Erforschung der Grundlagen, damit wir das Verhalten der Nanopartikel im menschlichen System besser verstehen.

Wo liegt gegenwärtig der Hauptfokus Ihrer wissenschaftlichen Arbeit?
Meine Kollegin, Prof. Alke Fink, und ich entwickeln Methoden und neue experimentelle Ansätze, um das Verhalten von Nanopartikeln in komplexen biologischen Umgebungen zu verstehen. Erst dann können wir Konstrukte aus Nanopartikeln zum Transport von medizinischen Wirkstoffen im Körper weiter optimieren.

Können Sie exemplarisch eine dieser neuen Methoden beschreiben?
Ein Ziel der Nanomedizin ist, Eisenoxid- oder Goldnanopartikel in der Hyperthermie einzusetzen, also zur Bekämpfung von Krebstumoren mittels Hitze. Frau Prof. Alke Fink untersucht gezielt die Hitzeentwicklung von Nanopartikeln. Die Arbeiten haben gezeigt, dass die Grösse von Nanopartikeln einen wesentlichen Einfluss auf die Hitzeentwicklung hat, selbst wenn die Unterschiede nur zwei, drei Nanometer betragen. Ein an unserem Institut entwickeltes Messgerät macht es möglich, diese Hitzeentwicklung relativ schnell und reproduzierbar zu detektieren.

Das Adolphe Merkle Institut, an dem Sie tätig sind, feiert nächstes Jahr sein zehnjähriges Bestehen. Wo sehen Sie den bisher grössten Erfolg dieser Gründung?
Das ist ganz klar die interdisziplinäre Arbeitsweise zwischen Chemikern, Physikern und Biologen, die wir an unserem Institut pflegen. Die komplementäre Expertise und hervorragende Infrastruktur ermöglicht uns, Forschung auf Spitzenniveau durchzuführen. Seit vier Jahren hat ausserdem das Adolphe Merkle Institut unter der Leitung von Prof. Christoph Weder die Gesamtverantwortung für den Nationalen Forschungsschwerpunkt 'Bio-inspirierte Materialien', den wir gemeinsam mit anderen Departementen der Universität Fribourg, der Universität Genf und den ETHs in Lausanne und Zürich umsetzen.

Damit die #Nanomedizin ihr Potenzial ausschöpfen kann, ist noch viel Grundlagenforschung nötig. http://bit.ly/2AHdTOo #iph
Eisenoxid-Nanopartikel
Eisenoxid-Nanopartikel, wie sie heute schon bei Patientinnen und Patienten als Kontrastmittel in der Magnetresonanz-Tomographie und in der Therapie für die Krebsbekämpfung eingesetzt werden.
 

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