Neue Methode

Fertig mit der Medikamenten-Dusche: Medikamente sollen gezielt zum wunden Punkt gelangen

Grosse Hoffnung liegt auf Mikrorobotern, die ähnlich gross wie Blutkörperchen sind.

Grosse Hoffnung liegt auf Mikrorobotern, die ähnlich gross wie Blutkörperchen sind.

Ein Zürcher Team hat eine Methode entwickelt, um Medikamente im Hirn genau dort hinzubringen, wo sie wirken sollen. So könnten Schmerzmittel, Antibiotika oder Chemotherapien viel niedriger dosiert werden.

Stellen Sie sich vor, Sie begeben sich mit einem entzündeten Auge in ärztliche Untersuchung. Sie kriegen ein antibiotisches Präparat verschrieben – mit dem Sie gleich den ganzen Körper, vom Scheitel bis zu den Zehen, einsprühen sollen. Sie fänden wohl, das sei mit Kanonen auf Spatzen geschossen und würden vielleicht auch Nebenwirkungen befürchten. Zum Glück können bei einer Augenentzündung problemlos Tropfen direkt auf die betroffene Körperstelle, den Augapfel, gegeben werden. Doch bei sehr vielen anderen gesundheitliche Beschwerden ist dies nicht so.

Heftige Nebenwirkungen

Wer Dafalgan gegen Kopfschmerzen nimmt, bekämpft damit auch Bauchschmerzen, selbst wenn der Bauch gar nicht schmerzt. Wer nach einer Weisheitszahn-Operation Ponstan gegen Entzündungen schluckt, geht damit auch gegen nicht vorhandene Entzündungen in der kleinen Zehe vor. Und wer mit einer Chemotherapie die Krebszellen angreift, vergiftet sich dabei, die Nebenwirkungen sind heftig.

So funktioniert es bei den meisten starken Medikamenten: Sie werden geschluckt oder intravenös verabreicht und verteilen sich im gesamten Körper; die Ganzkörperdusche – im übertragenen Sinn – ist der Normalfall. Würde hingegen ein Medikament gezielt an eine bestimmte Stelle im Körper gebracht, könnte die Dosis massiv reduziert werden, die Nebenwirkungen würden sich verringern oder verschwinden.

Mit Ultraschall millimetergenau ins Gehirn

Ein Team um den Neurotechnologen Mehmet Yanik von der ETH und der Universität Zürich hat eine Methode entwickelt, mit der dies zumindest im Hirn von Ratten schon mal klappt. Für die Versuche hat das Team die Medikamente in Bläschen eingepackt, die empfindlich auf Ultraschall reagieren. Diese wurden den Ratten ins Blut injiziert. Nun sandten die Forschenden gezielte Ultraschallpulse zu derjenigen Stelle im Gehirn der narkotisierten Ratte, wo das Medikament wirken sollte. Durch diese Pulse entstand eine Art virtueller Käfig: Die Bläschen, die durchs Blut dorthin gelangten, konnten nicht mehr raus.

Das Medikament wurde so millimetergenau an der gewünschten Stelle angereichert. Anschliessend wurden die Bläschen mit Ultraschall von höherer Energie beschallt und dadurch zerstört, worauf der Wirkstoff an dieser Stelle in die Blutbahn und ins Nervengewebe gelangte. Im Versuch blockierten die Forschenden auf diese Weise ein bestimmtes Netzwerk von Nervenzellen. Die Behandlung dauerte zehn bis fünfzehn Minuten und benötigte 1300-mal weniger Wirkstoff als die herkömmliche Weise.

Gift könnte so ungefährlich werden

Die Hoffnung ist, mit dieser Methode in Zukunft zum Beispiel psychische Erkrankungen wie Angststörungen behandeln, aber auch Tumore an unzugänglichen Stellen angreifen zu können. «Wir arbeiten in der Forschung zur Tumorbehandlung mit dem Kinderspital Zürich zusammen», sagt Neurotechnologe Wolfger von der Behrens, der an der Studie beteiligt war. «Es gibt extrem toxische Substanzen, die wir gegen aggressive Tumore einsetzen möchten, deren Nebenwirkungen aber bei herkömmlicher Verabreichung zu stark wären.»

Während sich die Zürcher aufs Hirn konzentrieren, suchen Forschungsgruppen rund um den Globus auch nach Möglichkeiten, andere Stellen im Körper gezielt mit Medikamenten zu erreichen. Ein internationales Team um den Physiker Peer Fischer vom Max Planck Institut für Intelligente System in Stuttgart hat zum Beispiel spiralförmige Mikroroboter entwickeln, die sich durch den Glaskörper des Auges bohren können, um Medikamente zur Netzhaut zu bringen. Sie sind rund 200-mal dünner als ein menschliches Haar und mit einer rutschigen Oberfläche beschichtet. Mit Magnetfeldern können sie in Rotation versetzt werden, worauf sie sich vorwärts bohren. Das funktionierte im Versuch mit Schweineaugen schon ganz gut. Aber diese Mikrobohrer enthielten noch keine Medikamente. Eine praktische Anwendung in der Medizin liegt noch in weiter Ferne.

Mikroroboter können Krebszellen erkennen

Einem anderen Team von demselben Institut gelang es sogar, Mikroroboter gegen den Strom durch die Blutbahn zu senden, allerdings nur im Labor. Sie entwickelten dazu ein Transportmittel aus Glasteilchen, das ungefähr so gross wie ein weisses Blutkörperchen ist. Auf der einen Seite brachten sie die Medikamente an. Die andere beschichteten sie mit Gold und Nickel, wodurch sie magnetisch wurde. Mit Magnetspulen konnten die Forschenden im Labor diese Mikroroboter stromaufwärts der Wand eines simulierten Blutgefässes entlang rollen. Die Mikroroboter wurden zudem mit Antikörpern beschichtet, die bestimmte Zellen erkennen, zum Beispiel Krebszellen. Dadurch docken sie genau dort an, wo das Medikament benötigt wird.

Doch auch diese Methode ist noch nicht reif für den Einsatz am Menschen. Eine der Schwierigkeiten ist, dass ein einzelner Mikroroboter nur eine geringe Menge eines Wirkstoffs liefern kann. Für eine effektive Behandlung müssten ganze Schwärme von Robotern durch den Körper gesendet werden.

Im Vergleich dazu sind die Neurotechnologen in Zürich schon ziemlich weit, haben sie doch ihre Methode schon an lebenden Organismen getestet. Von Ratten zum Menschen ist es aber auch für sie noch ein grosser Schritt. Auch weil das Hirn ein ausgesprochen heikles Organ ist. Es gibt viel zu gewinnen, aber Fehler wären fatal.

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