Medizin, Wissen

Dem Medikament auf der Spur

Einem Team von Forschern der Ruhr-Universität um den Biophysiker Prof. Klaus Gerwert ist es gelungen, den Weg eines Arzneimittels bis in eine Zelle hinein genauestens zu verfolgen. Die Wissenschaftler konnten in Zusammenarbeit mit der Onkologin Prof. Anke Reinacher-Schick (St. Josef Hospital Bochum) die verschiedenen Prozesse von Erlotinib (Handelsname Tarceva) in Krebszellen und auf dem Weg dorthin mithilfe der Ramanmikroskopie beobachten. Die Ergebnisse sind in der neuesten Ausgabe des Journals Analyst publiziert.

Per „Carrier“ zum Zielort

Um zu verstehen, wie ein Medikament wirkt, muss nicht nur der Wirkmechanismus verstanden werden, sondern auch die sogenannte Pharmakokinetik, also die Gesamtheit aller Prozesse, denen ein Arzneistoff im Körper unterliegt. Hierzu gehören der Transport zum Wirkort und sein eventueller biochemischer Umbau, der durch den Stoffwechsel bedingt wird. Das Medikament Erlotinib kann oral verabreicht werden und wird bei Lungenkrebs und Bauchspeicheldrüsenkrebs bereits erfolgreich eingesetzt. Damit Erlotinib an seinen Zielort gelangen kann, wird es in einen „Carrier“ gepackt, der es zu seinem Wirkort im Inneren der Krebszelle bringt. Dort kann das Erlotinib ganz gezielt ein bestimmtes Protein binden, das für das Zellwachstum zuständig ist. Diese Bindung kann das aus den Fugen geratene Wachstumssignal innerhalb der Krebszelle gezielt stoppen. Molekulare Therapien, bei denen passgenaue Moleküle gezielt Wachstumssignale der Krebszellen ausschalten, sind für den Patienten meist erheblich nebenwirkungsärmer als die klassische Chemotherapie, da die Wirkung genau an der Stelle der Fehlfunktion eintritt.

Mit der markerfreien Ramanmikroskopie konnte die räumliche Verteilung des Krebsmedikaments Erlotinib innerhalb der Zellen gezeigt werden. Die Raman Bilder zeigen deutlich, dass der Wirkstoff an den membranständigen epidermal growth factor receptor (EGFR-) Proteinen clustert und die Internalisierung des Rezeptors induziert. Die Veränderungen innerhalb der Ramanspektren des freien Erlotinibs und Erlotinibs in der Zelle zeigen, dass eine kleine Untereinheit des Wirkstoffes in der Zelle durch andere Proteine der Krebszelle abgespalten worden ist. © LS Biophysik
Mit der markerfreien Ramanmikroskopie konnte die räumliche Verteilung des Krebsmedikaments Erlotinib innerhalb der Zellen gezeigt werden. Die Raman Bilder zeigen deutlich, dass der Wirkstoff an den membranständigen epidermal growth factor receptor (EGFR-) Proteinen clustert und die Internalisierung des Rezeptors induziert. Die Veränderungen innerhalb der Ramanspektren des freien Erlotinibs und Erlotinibs in der Zelle zeigen, dass eine kleine Untereinheit des Wirkstoffes in der Zelle durch andere Proteine der Krebszelle abgespalten worden ist.
© LS Biophysik

 

Auflösung im Nanometerbereich

Es gibt verschiedene etablierte Methoden, um die Verteilung eines Medikamentes zu untersuchen. Allerdings haben diese Methoden meist eine sehr geringe Ortsauflösung. Es kann nicht erkannt werden, wo genau innerhalb einer Zelle das Molekül angreift. Ferner sind oft komplizierte und störende Markierungen des Moleküls nötig.

Konfokales Ramanmikroskop am Lehrstuhl für Biophysik © LS Biophysik
Konfokales Ramanmikroskop am Lehrstuhl für Biophysik
© LS Biophysik

Diese können die Wirkung beeinflussen oder sogar komplett ausschalten. Im Gegensatz zu den etablierten Methoden kann die konfokale Ramanmikroskopie mit hoher räumlicher Auflösung Moleküle direkt ohne jede Markierung ausfindig machen. Die Auflösung des Ramanmikroskopes liegt bei etwa 500 Nanometern. Das ist 100-mal dünner als ein menschliches Haar. So können nicht nur einzelne Krebszellen, sondern auch Komponenten im Inneren der Zelle unterschieden und somit der Wirkort genau bestimmt werden.

Präzise und nebenwirkungsarm

Das Besondere an der aktuellen Untersuchung ist, dass das Medikament nicht nur erfolgreich in der Zelle lokalisiert werden konnte. Das Raman-Spektrum zeigte auch, dass das Medikament von der Zelle verändert wurde. So ist der Wirkstoff nicht nur von seinem „Carrier“ getrennt worden. Darüber hinaus ist auch noch eine kleine Untereinheit des Wirkstoffes in der Zelle durch andere Proteine der Krebszelle abgespalten worden. „Diese Arbeit zeigt das große Potenzial der Ramanmikroskopie für die Untersuchung von Wirkmechanismen“, so Prof. Klaus Gerwert. Damit können Wirkstoffe noch präziser an die Aufgaben in der Zelle angepasst werden und sind damit mit weniger Nebenwirkungen belastet.

Projektförderung

Fördermittel für das Projekt stammen vom Land NRW im Rahmen des Europäischen Proteinforschungsinstituts PURE, dessen Sprecher Prof. Gerwert ist.

Titelaufnahme

S.F. El-Mashtoly, D. Petersen, H.K. Yosef, A. Mosig, A. Reinacher-Schick, C. Kötting and K. Gerwert (2014): Label-free imaging of drug distribution and metabolism in colon cancer cells by Raman microscopy, Analyst, DOI: 10.1039/C3AN01993D

Link: PURE

Rezepte

Mallorca ist am günstigsten

Das Budgethotelkonzept von Neckermann Reisen kommt bei Urlaubern gut an. 30 zusätzliche Smartline-Hotels gehen zur bevorstehenden Sommersaison an den Start. Auf Mallorca, der kroatischen Insel Krk, Rhodos und an der türkischen Riviera sind die Schnäppchen-Möglichkeiten im Moment besonders gut. Auf Mallorca kostet ein einwöchiger Urlaub inklusive Flug ab 289 Euro. Ebenfalls inklusive sind die Smartline-Standards: Pool, buntes Hoteldesign, hohe Qualitätsstandards bei Sauberkeit und Freundlichkeit.

Mallorca / S’Illot: Das schicke Smartline MirgayNNNN liegt direkt an der Uferpromenade in S´Illot und bietet einen tollen Meerblick. Das Adults-Hotel richtet sich an Urlauber ab 16 Jahren.

Kroatien / Krk: Auf der größten Insel Kroatiens bieten naturbelassene Pinienwälder und die nahe gelegene Strandpromenade des Hotels Smartline Island KrkNNN Gelegenheit, die Natur auf ausgedehnten Spaziergängen zu erkunden.

Griechenland / Rhodos: Das Smartline AquamareNNNN liegt nur wenige Gehminuten vom langen Strand „Elli Beach“ entfernt. Auch das Zentrum von Rhodos-Stadt mit Geschäften und Restaurants ist fußläufig zu erreichen.

Türkei / Kusadasi: Das Hinterland der Türkischen Ägäis entdecken oder sich entspannt am hoteleigenen Strand in der Sonne bräunen – das Smartline AroraNNNN in Kusadasi eignet sich für beide Urlaubswünsche und punktet zudem mit direktem Meerblick.

Neu, Sport

Nachwuchs im Eisschnelllauf wird kaputt gemacht

Bislang lief es für die deutschen Eisschnellläufer in Sotschi nicht so gut. „Eine Überraschung könnten die Jungs auf den langen Distanzen bringen“, so Anni Friesinger. Ihr Favorit über die 10.000 Meter ist der Erfurter Patrick Beckert.

Friesinger kritisiert deutsche Eisschnelllauf-Nachwuchsförderung: Jugend lieber multidisziplinär erziehen

„Ich glaube, dass man sich ein bisschen auf den alten Erfolgen ausgeruht hat. Man ist nicht mit der Zeit gegangen. Mittlerweile muss man auf dem Materialsektor etwas arbeiten. Und schauen, dass man die jungen Sportler in jungen Jahren nicht schon über den Umfang, also über viele Trainingsstunden, kaputt macht.“ Man solle den Nachwuchs multidisziplinär erziehen, sagt Friesinger. „Sie können auch Eishockey nebenbei machen oder Eiskunstlaufen oder im Sommer Inlineskaten. Die internationalen Topstars kommen aus vielen verschiedenen Disziplinen und sind nicht in jungen Jahren schon sehr gut.“

Anni Friesinger-Postma ist dreifache Olympiasiegerin und 16-fache Weltmeisterin. 2010 ist sie vom Profisport zurückgetreten. Friesinger ist mit dem ehemaligen niederländischen Eisschnelllauf-Idol und Olympiasieger Ids Postma verheiratet. Gemeinsam haben sie eine zweieinhalbjährige Tochter und erwarten im Frühjahr ihr zweites Kind.

Tochter Josephine: ein Energiebündel

Friesingers Tochter Josephine steht bereits auf Kufen, wenn sie nicht gerade wieder Mamas Handy oder deren Ehering versteckt. „Sie sagt nur: Er ist weg. Aber wo er ist, weiß man nicht. Die Medaillen sind zum Glück schwerer zu verstecken“, erzählt Anni Friesinger im hr3-Interview. Die Zweieinhalbjährige hat sehr viel Energie und stand bereits auf Kufen. „Wir haben ihr Gleitschuhe gekauft, die man unter die Snowboots schnallt. Sie geht alleine ein paar Schritte, will aber immer noch mehr Speed haben und da müssen Papa und Mama mithelfen.“

„Ich fände es schön, wenn sie Sport macht, aber sie muss überhaupt nichts. Wenn sie es gern macht, dann unterstützen wir das.“

Sonstiges

Fall Edathy: „Wir haben ein Recht darauf, schnell zu erfahren, was los war“

Die Fraktionsvorsitzende der Grünen, Katrin Göring-Eckardt, lehnt im Fall Edathy die Einsetzung eines Untersuchungsausschusses ab: „Das werden wir uns offen halten. Ich sage aber ganz ehrlich: Ein Untersuchungsausschuss braucht Wochen, bis er eingesetzt ist, und wieder Wochen, bis er arbeitet“, sagte sie in hr1. Die Öffentlichkeit habe aber „schnell ein Recht darauf, zu erfahren, was da eigentlich los war“, so die Grünen-Politikerin. „Im Moment wollen wir die Befragung im Innenausschuss.“

„Mir ist nicht so wichtig, wie viel Vertrauen innerhalb der Bundesregierung ist“, sagt Katrin Göring-Eckardt in hr1 zum Koalitionskrach im Fall Edathy, „das sollen die unter sich klären.“ Die heutige Sitzung des Innenausschusses sei vor allem wichtig, „weil es um das Vertrauen in den Rechtsstaat und in die Politik geht“, ergänzt sie.

Ihr gehe es nicht „um Rücktritt ja oder nein“. Vertrauen in die Politik werde „nicht durch Rücktritte wieder hergestellt“, so Göring-Eckardt, „sondern durch Transparenz, Klarheit und dadurch, dass alle ein Interesse daran haben, dass es solch eine Aufklärung gibt.“

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