Schwester, die Kanone bitte!

11. Februar 2005
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Ein Heidelberger Mediziner propagiert eine radikal neue Methode zur Behandlung von Herzerkrankungen: Winzige Bläschen - neudeutsch: Bubbles - werden mit Medikamenten oder Genen beladen, durch Ultraschallwellen beschossen und damit im Herzen zum Platzen gebracht. Heißt es bald "Feuer frei" in deutschen Praxen?

Wie therapeutische Wirkstoffe genau dahin zu befördern sind, wo sie hin sollen und möglichst nirgends sonst ist eine der Gretchenfragen der medizinischen Forschung im Allgemeinen und der klinischen Pharmakologie im Besondern. Was wurde und wird nicht alles ausprobiert: Magneten ziehen mit Eisen beladene Partikel in Tumorgewebe. Antikörper werden synthetisiert, die bestimmte Ziele im Organismus so präzise wie möglich ansteuern sollen, um dort Arzneimittel zu deponieren. Dem Arzt Raffi Bekeredjian von der Arbeitsgruppe für Experimentelle Echokardiografie an der Universität Heidelberg ist das alles zu umständlich. Er plädiert für eine neue Strategie: Drug-Targeting per Knopfdruck.

Der Ultraschall sagt den Bubbles, wo´s lang geht

Richten soll es eine Uralttechnik, die in den letzten Jahren einen zweiten Frühling erlebt, nämlich der kontrastmittelverstärkte Ultraschall des Herzens. Neben einer besseren Auflösung durch modernere Geräte ist die Renaissance dieses Verfahrens vor allem der Einführung neuartiger Ultraschallkontrastmittel zu verdanken, die nach intravenöser Injektion die Passage durch den Pulmonalkreislauf unbeschadet überstehen. In der Diagnostik ermöglichen diese Kontrastmittel unter anderem die quantitative Bestimmung der Myokardperfusion. Bekeredjian dagegen hat sie eher als therapeutische Vehikel im Blick: Er will mit ihrer Hilfe Medikamente und Gene gezielt im Herzen platzieren und wurde für dieses Vorhaben jetzt mit dem Bio Future Award ausgezeichnet. Der Preis wird vom Bundesforschungsministerium verliehen und gilt als der höchstdotierte deutsche Nachwuchspreis. Er beinhaltet unter anderem 1,5 Millionen Euro für einen fünfjährigen Förderzeitraum. Forscher, die mit Ultraschallkontrastmitteln therapieren wollen, nutzen dazu meist so genannte Perfluorcarbon-Bubbles, winzige Bläschen, die durch Eiweiße oder Lipide stabilisiert werden. Diese Bläschen können bei entsprechender Verarbeitung Medikamente oder auch Gene tragen und werden in eine periphere Vene injiziert. Der Trick ist nun, dass die Bubbles im Kreislauf so lange heil bleiben, bis sie von einem kräftigen Ultraschallimpuls durchgeschüttelt werden. Hält der Therapeut die Echo-Sonde direkt über das Herz, dann werden die Substanzen dort freigesetzt und nirgends sonst. Das Ganze klingt simpel, hat aber so seine Tücken: So nutzen Wirkstoffe, die im Herzen freigesetzt werden, naturgemäß wenig, wenn sie via Blutkreislauf gleich wieder wo anders landen. Dem kann aber entgegen gewirkt werden, wie Bekeredjian in einem Anfang Februar veröffentlichten Übersichtsartikel in der Zeitschrift Journal of the American College of Cardiology schreibt.

Durch den Ultraschallimpuls wird die Kapillare zum porösen Schwamm

Dies geschieht vor allem durch den Ultraschall selbst: Werden die Mikro-Bubbles durch ein Schallpuls in den myokardialen Kapillaren zerschossen, dann hat das auch Wirkung auf die Blutgefäßinnenwände dieser Kapillaren, die aus noch nicht hundertprozentig geklärten Gründen kurzzeitig durchlässiger werden. Möglicherweise kommt es durch den Energiepuls und die durch ihn ausgelösten Schwingungen der Gewebe zu einer temporären Ausbildung von Membranporen, eine Art Aufschäumprozess, der den Namen “Sonoporation” bekommen hat. Dass das auch in der Praxis relevant ist, konnte Bekeredjian in eigenen Untersuchungen zeigen, bei denen er im Tierversuch Mikro-Bubbles mit dem Gen für den Marker Luciferase belud. Die verwendeten Gene produzierten vier Tage lang einen Leuchtstoff im Herzen, der kaum in anderen Geweben nachzuweisen war. Die Mikro-Bubbles als Genfähren für freie DNA zu verwenden, macht auch deswegen Sinn, weil die Erbsubstanz im Blut in kürzester Zeit von DNA-spaltenden Enzymen, den DNAsen, zerlegt wird. Was also nicht im Herzen aufgenommen wird, macht der Körper unschädlich. Hinsichtlich des “Nebenwirkungsprofils” könnte eine ultraschallgestützte Gentherapie also günstig abschneiden, zumal sie auf Viren als Genträger verzichtet. Bei der Wirkung allerdings ist noch etwas Arbeit erforderlich: “Das Hauptproblem bleibt die geringe Effizienz der Transfektion”, so Bekeredjian, der die Technik deswegen jetzt weiter verbessern will. Doch nicht nur Gene, auch Pharmaka sind prinzipiell Kandidaten für einen Transport mit dem Mikro-Bubble-Shuttle. So könnten Stoffe wie der vaskuläre, endotheliale Wachstumsfaktor VEGF die Blutgefäßneubildung nach einem Herzinfarkt besser stimulieren, wenn es gelänge, sie in höherer Konzentration im Infarktgebiet anzureichern. Erste Ergebnisse mit anderen Eiweißstoffen sprechen dafür, dass durch die Ultraschalltechnik eine sechs- bis siebenfach höhere Aufnahme der Substanzen im Herzmuskel erreicht werden kann, als dies bei systemischer Applikation möglich wäre.

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Pharmakologie

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