Der Einsatz von antimikrobiellen Peptiden (AMP) gilt als neue Strategie im Kampf gegen gefährliche Keime und hoffnungsvolle Alternative zu herkömmlichen Antibiotika. Die speziellen Peptide können die Zellmembran von Bakterien zerstören, allerdings können sie auch für menschliche Zellen gefährlich werden. Grazer Forscher haben das Problem angepackt und die Peptide eingepackt, wie die Medizinische Universität am Mittwoch mitteilte.

Bakterien werden zunehmend resistent gegen Antibiotika. Daher suchen Forscher weltweit nach neuem antimikrobiellen Wirkstoffen. AMP sind Hoffnungsträger. "Einige AMPs können in ihrer Eigenschaft nicht nur für die Zellen von Bakterien, sondern auch für menschliche Zellen gefährlich werden, wodurch ihre Anwendbarkeit derzeit eingeschränkt wird", wie Sebastian Schwaminger vom Lehrstuhl für medizinische Chemie der Med Uni Graz allerdings erklärte. Er gehört einem internationalen Wissenschaftsteam an, das eine Lösung gefunden hat, wie die die antimikrobiellen Peptide präzise zu ihrem Zielort hin gesteuert werden können. Dafür haben sie ein nanotechnologisches Transportermodul für den Wirkstoff entwickelt, der zugleich die antimikrobielle Aktivität des Peptids verbessert.

Die Wissenschafterinnen und Wissenschafter der TU München, University of Limerick (Irland), TU Eindhoven (Niederlande) und der Med Uni Graz haben in ihrem jüngsten Projekt mit Lasioglosin III - ein AMP aus Bienengift - gearbeitet. Es zeigt eine hohe antimikrobielle Aktivität gegen gramnegative Bakterien wie beispielsweise S. aureus und E. coli. Darüber hinaus hat es krebshemmende Wirkung gegen Leukämiezellen und einige solide Tumore. Dieser Wirkstoff wurde mit einer supramolekularen Ureido-Pyrimidinon (UPy)-Beschichtung und zusätzlichen superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikel versehen. Bei der supramolekularen Beschichtung greifen große Moleküle wie bei einem Parkettboden ineinander und stabilisieren sich damit gegenseitig.

Präzise Medikamentenfreisetzung

"Die von uns beschriebenen Nanopartikel können durch das Eisenoxid mithilfe von Magnetismus gesteuert werden, wodurch die Medikamentenfreisetzung genau dorthin erfolgt, wo sie benötigt wird", wie Schwaminger erklärte. Er hat am Grazer Otto Loewi Forschungszentrum einen Lehrstuhl für "Nanomaterialien für den Transport von Biomolekülen" inne und interessiert sich im Besonderen für die Nutzung eisenoxidbasierter Nanomaterialien, die einen magnetisch kontrollierten Wirkstofftransport ermöglichen sollen.

Wie sich bei den jüngsten Versuchen zeigte, konnten die UPy-beschichteten und mit magnetischen Eigenschaften ausgestatteten Nanopartikel das antimikrobielle Peptoid zudem "hocheffizient" - nämlich zu 99 Prozent - binden. Das erhöht wiederum die bisherige antimikrobielle Aktivität gegenüber den Bakterienzellen. Dadurch könnte künftig die Dosierung der AMP und dadurch das Risiko von Nebenwirkungen verringert werden.

"Unsere Forschungsergebnisse könnten in absehbarer Zukunft die Art und Weise, wie wir Krankheiten behandeln, revolutionieren", zeigte sich Schwaminger hoffnungsfroh. Ein nächster Schritt der Entwicklung ist der Test im Labormodell, die die weiteren Einsatzmöglichkeiten prüfen sollen.

Service: "Iron Oxide Nanoparticles with Supramolecular Ureido-Pyrimidinone Coating for Antimicrobial Peptide Delivery, Journal of Molekular Sciences, https://www.mdpi.com/1422-0067/24/19/14649