Arthritis ist ein echtes Volksleiden: Gerade viele ältere Menschen leiden unter dieser entzündlichen Gelenkerkrankung, die heftige Schmerzen verursacht und den Knorpel zerstört. Gängige Behandlungsmethoden können die Entzündungssymptome zwar lindern und den Abbau der schützenden Knorpelschicht in den Gelenken bremsen. Doch die dafür eingesetzten Medikamente wie Steroide haben einen entscheidenden Nachteil: Sie wirken oftmals im gesamten Körper und führen zu vielfältigen Nebenwirkungen. “Diese sind für Patienten mitunter genauso schlimm oder sogar schlimmer als die Krankheit selbst”, erklärt Jim Olson vom Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle. Steroide und Co können daher meist nur kurzfristig eingenommen werden.
Gezielt zum Knorpel
Eine optimale Lösung für dieses Problem wäre, die Wirkstoffe gezielt in die kranken Gelenke zu bringen und so den Rest des Organismus zu schonen. Doch wie kann das gelingen? Auf der Suche nach einer Antwort haben sich Olson und seine Kollegen um Erstautorin Michelle Cook Sangar nun einer Klasse von Miniproteinen gewidmet, die im Gift vieler Spinnen, Schlangen und Skorpione vorkommen. Diese sogenannten Cystine-Dense Peptides (CDPs) zeichnen sich unter anderem durch ihre Disulfidbrücken aus, die die Peptidstruktur stabilisieren und den Proteinen eine besondere Stabilität verleihen – eine wichtige Eigenschaft für eine potenziell therapeutische Wirkkraft. Dass diese von Giftmischern der Natur produzierten Substanzen medizinisches Potenzial haben, wussten die Forscher bereits. Sie stellten in einer früheren Studie fest, dass manche dieser Proteine spezifisch an Tumorzellen binden und – mit leuchtenden Eigenschaften versehen – bei der Krebsdiagnose helfen können.
Für ihre aktuelle Untersuchung analysierten die Wissenschaftler insgesamt 42 CDPs von 20 unterschiedlichen Tierarten. Dabei fanden sie heraus: Manche dieser Peptide scheinen sich speziell in Knorpelgewebe anzureichern. Werden sie Nagetieren verabreicht, wandern sie gezielt in Knie, Hüfte, Fußgelenk und Schultern. Auch an menschliches Knorpelgewebe in der Petrischale binden die Substanzen, wie Experimente enthüllten. Verantwortlich dafür könnten unter anderem die elektrostatischen Eigenschaften der Peptide sein: Ihre Oberfläche ist überwiegend positiv geladen. “Dies scheint die sich im Knorpel anreichernden Kandidaten von anderen CDPs zu unterscheiden”, berichtet das Team.
Therapietest mit Ratten
Einen besonders vielversprechenden Wirkstoffkandidaten schauten sich die Forscher in einem nächsten Schritt genauer an. Im Versuch mit Ratten und Mäusen zeigte sich: Das CDP-11R genannte Miniprotein erreichte 30 Minuten nach systemischer Verabreichung seine Spitzenkonzentration im Knorpel, war aber auch noch nach mehr als vier Tagen im Gewebe nachweisbar. Damit war für Sangar und ihre Kollegen klar, dass dieser in Skorpion-Gift enthaltene Stoff tatsächlich Potenzial für die Behandlung von entzündlichen Gelenkerkrankungen besaß. Dafür musste er nur mit einem entsprechenden Medikament beladen werden. “Die Idee klingt simpel: Man nimmt ein Miniprotein, das von selbst in Knorpel einwandert und bindet etwas daran, um eine zielgerichtete Medikamentengabe zu erreichen. Doch es war eine echte Herausforderung, dies tatsächlich hinzubekommen”, berichtet Mitautorin Emily Girard.
