Von Markus Breidenich
21. März 2007 Sie sind so etwas wie die Tausendsassas der Nanotechnik: Winzige Kohlenstoffröhrchen, die in ihrer Form an Miniatur-Makkaroni erinnern. Bislang erweckten die Gebilde vornehmlich die Hoffnungen von Materialwissenschaftlern, sei es als vorteilhafte Beimischung in Kunststoffen oder als Leiter für den elektrischen Strom in winzigen Schaltkreisen. Nun haben Forscher der amerikanischen Stanford University ein weiteres, überraschendes Anwendungsfeld für die Nanoröhrchen entdeckt, und zwar im Kampf gegen das Aidsvirus.
Die Kohlenstoffröhrchen dienen den amerikanischen Forschern als sogenannte Vektoren. Gentechniker bezeichnen so die Transportmittel, mit deren Hilfe fremde Erbinformationen in Zellen eingeschleust werden. Ziel der kalifornischen Wissenschaftler war es, menschliche T-Zellen - also jene Immuzellen, die vom Aidsvirus angegriffen und zerstört werden - durch gezieltes Einbringen von Ribonuklerinsäure (RNS) gegen das Virus zu schützen.
Virus nutzt Rezeptoren in der Zellmembran
Die Wissenschaftler bedienten sich damit einer Strategie, die im Kampf gegen das Aidsvirus bereits seit längerem verfolgt wird: Das Virus nutzt bestimmte Rezeptoren innerhalb der Zellmembran der T-Lymphozyten, an denen es andockt und seinen Weg ins Innere findet. Es handelt sich dabei um das Protein CD4 sowie den Rezeptor CXCR4. Verhindert man die Herstellung dieser Proteine in den T-Zellen, ist den Aidsviren der Eintritt in die Zellen versperrt. Mit Hilfe der Vektoren werden kurze RNS-Stücke - Interferenz-RNS - in die T-Zelle eingeschleust. Diese Stücke verhindern dann das Ablesen jener Gensequenzen innerhalb der T-Zellen, die für die Herstellung von CD4 und CXCR4 verantwortlich sind.
Offenbar sind die Nanoröhrchen besonders effiziente Transportmittel, wenn es darum geht, die gewünschten RNS-Stücke in die T-Zellen zu befördern. Das jedenfalls zeigen die Reagenzglasversuche der Forscher um Zhuang Liu und Hongjie Dai in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“. Die Forscher mussten die winzigen Kohlenstoffröhren zunächst in mehreren Schritten aufwendig präparieren. Als erstes beschichteten Dai und seine Kollegen die Außenwand der zweihundert millionstel Millimeter (Nanometer) langen und etwa zwei Nanometer breiten Transporter mit Polymeren. Die langkettigen Moleküle standen nun, ähnlich wie Härchen, von der Außenhülle der Röhrchen ab und sorgten dafür, dass diese wasserlöslich wurden. Anschließend dockten die Wissenschaftler an das Ende der Polymere die gewünschten RNS-Stücke an. Eine Gruppe von Nanoröhrchen wurde mit jener Ribonukleinsäure bestückt, welche die Herstellung von CD4 blockierte, eine zweite Gruppe mit jener, die CXCR4 unterdrückte.
Lockere Bindung löst sich
Als die Wissenschaftler zu den präparierten Kohlenstoffröhrchen T-Lymphozyten hinzugaben, zeigte sich bereits nach wenigen Tagen eine Wirkung: Wie eine anschließende Messung ergab, reduzierte sich die Anzahl der anvisierten Rezeptoren der T-Lymphozyten auf etwa 40 Prozent der ursprünglichen Menge. Offenbar sorgt die vergleichsweise große Länge der beschichteten Nanoröhren dafür, dass sie besonders leicht an den Zielzellen andocken und ins Innere gelangen können. Dort löst sich dann die lockere Bindung zwischen der Polymerbeschichtung der Nanoröhrchen und der angedockten Ribonukleinsäure, so dass die nun freien RNS-Stücke ihre Blockade an den Genen der T-Zelle verrichten können.
Bislang setzten Forscher als Transportmittel vor allem auf Liposomen - kugelförmige Kapseln aus künstlichen Zellmembranen - und auf Viren. Während erstere oftmals unzuverlässige Vektoren sind, die ihre Fracht nicht ans Ziel bringen, bergen Viren ein für die Anwendung am Menschen immer noch nicht vollständig beseitigtes Gesundheitsrisiko. Speziell im Hinblick auf unkalkulierbare Immunreaktionen könnten die Nanoröhrchen überlegen sein. Wie die amerikanischen Forscher zeigen konnten, sind die mit biologischen Molekülen beschichteten Nanoröhren auch in erhöhter Konzentration ungiftig.
Text: F.A.Z. vom 22. März 2007
