Damit Medikamente wirken können, müssen sie im Körper zunächst das richtige Ziel erreichen. Zu diesem Zweck nutzen Mediziner mitunter sogenannte Wirkstofffähren: Sie umschließen die Mittel wie eine Kapsel und transportieren sie an den gewünschten Ort im Organismus. Allerdings ist nicht jede Stelle im Körper problemlos für solche Medikamententaxis zu erreichen. Zwar lassen sich Wirkstoffe heute sogar schon gezielt in Zellen einschleusen. Sie in den Zellkern zu transportieren, stellt jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar. Genau dort sollen Therapien gegen Krebs oder bestimmte Erbkrankheiten aber ansetzen. So nehmen Chemotherapien etwa biochemische Reaktionen ins Visier, die an der Vermehrung von Krebszellen beteiligt sind. Und Gentherapien zielen beispielsweise darauf ab, ein gewünschtes Gen in den Kern einzubauen.
Aus diesem Grund suchen Forscher schon länger nach Möglichkeiten, medizinische Wirkstoffe verlässlich in den Zellkern einzuschleusen. Christina Zelmer von der Universität Basel und ihren Kollegen ist nun ein vielversprechender Erfolg geglückt: Sie haben Nanocontainer aus biokompatiblen Bläschen entwickelt und sie in den Kern lebender Zellen eingeschleust. Um in den Nukleus einer Zelle zu gelangen, müssen Stoffe die sogenannten Kernporenkomplexe passieren. Diese sitzen in der Hülle des Zellkerns und fungieren als “Türen”, durch die Moleküle rein und raus gelangen können. Der Durchgang wird dabei jedoch längst nicht jedem Molekül gewährt, wie die Wissenschaftler berichten. Sie mussten sich daher einen Trick einfallen lassen, damit ihre winzigen Pillencontainer unbehelligt passieren konnten.
Eintrittskarte für den Kern
Die Lösung: Das Forscherteam konstruierte die sogenannten Polymersome so, dass sie weder künstlich wirken noch als Unbefugte identifiziert werden. “Die etwa 60 Nanometer großen Vesikel sind von einer flexiblen Polymermembran umgeben, die in ihrem Aufbau natürlichen Membranen ähnelt”, erklärt Zelmers Kollegin Cornelia Palivan. Zusätzlich statteten die Wissenschaftler ihre Nanocontainer mit einer Art Eintrittskarte für den Zellkern aus. Wie sie erklären, dienen spezielle Signalsequenzen aus Aminosäuren den Zellen als Unterscheidungsmerkmal: Anhand dieser sogenannten Kernlokalisationssignale differenzieren sie zwischen unerwünschten Molekülen und jenen, die in den Kern transportiert werden sollen. Damit war klar: Auch die Nanocontainer brauchten eine Signatur, die sie als zulässiger Gast ausweist.
“Die Kernlokalisationssignale ermöglichen es den Polymersomen, die zelluläre Transportmaschinerie zu kapern, welche die Ladung durch die Poren in den Kern liefert”, erklärt Zelmers Kollege Roderick Lim. Auch diese Eigenschaft orientiert sich demnach an der Natur. “Diese Strategie wird auch von einigen Viren verwendet”, sagt der Biophysiker. Wie gut aber funktioniert diese Strategie bei den Nanocontainern? Dies untersuchten die Forscher an lebenden Zellkulturen. Den Weg ihrer Polymersome verfolgten sie, indem sie sie mit Farbstoff füllten und mithilfe mikroskopischer Verfahren beobachteten. Rutheniumrot diente dabei sowohl als farbliche Markierung als auch als Fracht der Nanocontainer.
