{"id":82923,"date":"2025-05-14T10:00:00","date_gmt":"2025-05-14T08:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=82923"},"modified":"2025-05-15T10:12:38","modified_gmt":"2025-05-15T08:12:38","slug":"treffsicher-ins-ziel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/treffsicher-ins-ziel\/","title":{"rendered":"Treffsicher ins Ziel"},"content":{"rendered":"
Neue Strategien sollen Wirkstoffe genau dorthin bringen, wo sie gebraucht werden<\/h2>\n\n\n\n
Das beste Medikament ist v\u00f6llig nutzlos, wenn der Wirkstoff im K\u00f6rper nicht dort ankommt, wo er die Krankheit bek\u00e4mpfen soll. Die Pharmazeutin Maike Windbergs ist Expertin f\u00fcr sogenannte Wirkstofftr\u00e4gersysteme, die einen \u00adzielgerichteten Transport sicherstellen sollen. F\u00fcr ihre Forschung nutzt sie auch Hirn-, Darm- oder Hautgewebe, das im Labor gez\u00fcchtet wird.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\nElektro-Spinning: Durch eine hauchfeine D\u00fcse, an der eine hohe Spannung anliegt, tritt eine Polymerl\u00f6sung aus. Beim Spinnvorgang werden therapeutische Bakteriophagen direkt in die Hohlfasern eingebettet. Foto: AG Windbergs<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n
Die Wundauflage ist hell und weich wie ein Kosmetiktuch. Dass es sich um ein extrem aufwendiges Hightech-Gewebe handelt, ist mit blo\u00dfem Auge nicht zu erkennen. Dabei haben die Fasern, aus denen es besteht, es wortw\u00f6rtlich in sich.<\/p>\n\n\n\n
Obwohl gerade einmal ein F\u00fcnfzigstel so dick wie ein menschliches Haar, sind sie von innen hohl. Ihre \u00e4u\u00dfere Schicht besteht aus einem synthetischen Polymer namens Poly\u00advinylpyrrolidon (PVP). Interessanter ist aber der fl\u00fcssige Kern, den das PVP umschlie\u00dft. Denn dieser enth\u00e4lt Milliarden von Viren \u2013 und zwar ziemlich n\u00fctzliche: Es handelt sich um sogenannte Bakteriophagen. Sie infizieren nicht mensch\u00adliche Zellen, sondern Bakterien. Dieser Inhalt ist es, der das Gewebe zu einem Hoffnungstr\u00e4ger f\u00fcr die Behandlung chronischer Wunden macht.<\/p>\n\n\n\n
Der Webstuhl, mit dem das Tuch hergestellt wurde, steht im Institut f\u00fcr Pharmazeutische Technologie der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt. Geleitet wird es von der Professorin Maike Windbergs. Sie ist Expertin daf\u00fcr, Wirkstoffe gegen Krankheiten an die Stelle im K\u00f6rper zu bringen, wo sie gebraucht werden. \u00bbF\u00fcr die Wundauflage haben wir ein Verfahren genutzt, das sich Elektro-Spinning nennt\u00ab, sagt sie.<\/p>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n
Hochspannung zieht Polymer zu feinen F\u00e4den auseinander<\/h3>\n\n\n\n
Dabei wird an eine D\u00fcse und eine sich drehende Spindel eine Hochspannung von mehreren Tausend Volt angelegt. Die Polymerl\u00f6sung, die aus der D\u00fcse tritt, wird von der entgegengesetzt geladenen Spindel angezogen. Dadurch dehnt sich der feine Fl\u00fcssigkeitsstrahl. Da gleichzeitig das L\u00f6sungsmittel verdunstet, entstehen extrem feine Fasern, die auf der rotierenden Spindel aufgefangen werden. \u00bbMit unserer speziellen Spinnd\u00fcse k\u00f6nnen wir w\u00e4hrend dieses Vorgangs die Bakteriophagen in die F\u00e4den einbetten\u00ab, erkl\u00e4rt Windbergs.<\/p>\n\n\n\n
Wird das so erzeugte Gewebe auf eine Wunde gelegt, werden die Bakteriophagen nach und nach freigesetzt. Das erfolgt \u00fcber Stunden oder sogar Tage. Die Bakterien, die die Wundheilung verhindern, sehen sich in dieser Zeit also kontinuierlichen Angriffen ausgesetzt. \u00bbSelbst resistente Arten sind diesem dauerhaften Druck nicht gewachsen\u00ab, sagt die Pharmazeutin. \u00bbDie Hightech-Wundauflagen sind daher ein vielversprechender Ansatz, um solche klinisch kaum zu behandelnden Wunden in den Griff zu bekommen.\u00ab<\/p>\n\n\n\n
Die 44-J\u00e4hrige besch\u00e4ftigt sich bereits seit ihrer Promotion an der Heinrich-Heine-Universit\u00e4t D\u00fcsseldorf mit sogenannten Tr\u00e4ger- oder Carrier-Systemen. Denn bei der Entwicklung von Behandlungsstrategien gegen gef\u00e4hrliche Krankheiten kommt ihnen eine wichtige Rolle zu: Sie sollen nicht nur sicherstellen, dass Wirkstoffe an den Ort der Erkrankung gelangen, sondern auch, dass sie dort m\u00f6glichst effektiv sind. In der Pharmazie spricht man auch von Targeting (von englisch target = Ziel).<\/p>\n\n\n\n
Das Wort ist ein Sammelbegriff f\u00fcr unterschiedliche Methoden, die mitunter Hand in Hand gehen. \u00bbWir unterscheiden zwischen passivem und aktivem Targeting\u00ab, sagt Windbergs. \u00bbBeim passiven Targeting machen wir uns bestimmte Eigenschaften des kranken Gewebes zunutze, um den Wirkstoff dort anzureichern.\u00ab Gut illustrieren l\u00e4sst sich das am Beispiel der Wundinfektionen: Bei ihnen schaffen sich die verantwortlichen Bakterien ein Milieu, in dem sie besonders gut gedeihen k\u00f6nnen. Sie senken zum Beispiel den pH-Wert in der Wunde ab. Zudem werden bestimmte Enzyme ausgesch\u00fcttet, die Metalloproteasen. Diese zerschneiden Proteine im befallenen Gewebe und verst\u00e4rken damit die Entz\u00fcndung.<\/p>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n
In Wunden herrschen andere Bedingungen als in gesunder Haut<\/h3>\n\n\n\n
\u00bbWir haben in Wunden also eine andere Mikro-Umgebung, als das in der gesunden Haut der Fall w\u00e4re\u00ab, erl\u00e4utert die Pharmazeutin. \u00bbUnd dieses Ph\u00e4nomen k\u00f6nnen wir gezielt nutzen \u2013 etwa indem wir Wirkstoffe in einem Carrier verpacken, der sich bei einem niedrigen pH-Wert besonders rasch aufl\u00f6st. Oder der durch Metalloproteasen leicht gespalten werden kann.\u00ab Die pathologischen Ver\u00e4nderungen des Gewebes sorgen also daf\u00fcr, dass der Wirkstoff bevorzugt genau dort freigesetzt wird.<\/p>\n\n\n\n
Das aktive Targeting geht sogar noch einen Schritt weiter: Es dirigiert den Arzneistoff ganz gezielt zu bestimmten Zellen oder gar einzelnen Molek\u00fclen, die bei der Erkrankung eine wichtige Rolle spielen. Dazu werden die Carrier \u00adbeispielsweise mit einem molekularen Adress\u00adaufkleber versehen. \u00bbOft handelt es sich dabei um einen Antik\u00f6rper, der an spezifische Zielstrukturen bindet\u00ab, erkl\u00e4rt Maike Windbergs. Beide Strategien lassen sich auch kombinieren.<\/p>\n\n\n\n
Drug Targeting ist heute ein sehr wichtiger Aspekt bei der Entwicklung neuer Medikamente. Denn dadurch lassen sich mit einer geringeren Menge eines Pr\u00e4parats gr\u00f6\u00dfere \u00adWirkungen erzielen. Das macht einerseits die Therapie kosteng\u00fcnstiger. Hinzu kommt, dass durch die bessere Zielgenauigkeit das Risiko unerw\u00fcnschter Nebenwirkungen erheblich reduziert wird.<\/p>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n
Ma\u00dfgeschneiderte Strategie, je nach Krankheit<\/h3>\n\n\n\nAn kleinen St\u00fccken \u00admenschlicher Haut, die etwa bei Sch\u00f6nheitsoperationen anfallen, k\u00f6nnen Tests zur Wundheilung gemacht werden. Foto: AG Windbergs<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
Dabei erfordert jedes Pharmazeutikum eine ma\u00dfgeschneiderte Vorgehensweise. \u00bbNehmen Sie etwa die RNA-Impfstoffe, die von BioNTech oder Moderna gegen SARS-CoV-2 entwickelt wurden\u00ab, sagt Windbergs: \u00bbSie wurden in kleine Fettk\u00fcgelchen verpackt, die Lipidnanopartikel.\u00ab RNA ist negativ geladen; durch die Verwendung von positiv geladenen Lipiden k\u00f6nnen die RNA-Molek\u00fcle eingeschlossen werden. \u00bbDie Ladungen aktivieren das Immunsystem, was bei einer Impfung erw\u00fcnscht ist.\u00ab<\/p>\n\n\n\n
Eine Vakzinierung verhindert, dass wir uns mit einem Krankheitserreger anstecken. Mit RNA-Molek\u00fclen lassen sich aber auch bestehende Krankheiten heilen. In diesem Fall ist eine starke Aktivierung des Immunsystems nicht unbedingt zutr\u00e4glich. \u00bbWir m\u00fcssen also eine ganz andere Verpackung finden, um diesen Effekt zu vermeiden\u00ab, betont die Pharmazeutin.<\/p>\n\n\n\n
Drug Targeting erfordert also Strategien, die nicht von der Stange zu haben sind. Daher ben\u00f6tigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch geeignete Testsysteme, um die Eignung ihrer Carrier zu \u00fcberpr\u00fcfen. Windbergs\u2019 Arbeitsgruppe am Institut f\u00fcr Pharmazeutische Technologie nutzt dazu einerseits menschliches Gewebe, das bei Operationen entnommen wurde. Voraussetzung daf\u00fcr ist, dass die Patientinnen und Patienten zuvor ihr Einverst\u00e4ndnis gegeben haben. Dazu sind jedoch sehr viele bereit. \u00bbUnsere Wundauflagen testen wir zum Beispiel an Hautlappen aus Operationen\u00ab, erkl\u00e4rt die Professorin.<\/p>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n
Komplexe Gewebe im Labor \u00bbnachgebaut\u00ab<\/h3>\n\n\n\n
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stellen aber auch aus menschlichen Zellen selbst Gewebe her. Ein Beispiel ist die Blut-Hirn-Schranke: Sie verhindert, dass sch\u00e4dliche Molek\u00fcle, Bakterien oder Viren aus dem Blutkreislauf durch die Wand der Hirngef\u00e4\u00dfe ins Gehirn gelangen. Die Adern, die unser Denkorgan mit Sauerstoff und Energie versorgen, sind dazu<\/p>\n\n\n\n
mit speziellen Endothelzellen ausgekleidet. Sie dichten die Gef\u00e4\u00dfe ab und lassen nur ganz bestimmte Substanzen durch. Dazu arbeiten sie mit weiteren Zelltypen Hand in Hand \u2013 auf der Gehirnseite zum Beispiel mit den sogenannten Mikroglia-Zellen, einem besonderen Typ von Fresszellen: Mikroglia-Zellen k\u00f6nnen Fremdstoffe aufnehmen und verdauen und z\u00e4hlen damit zum Immunsystem.<\/p>\n\n\n\n
An der Blut-Hirn-Schranke ist noch eine Reihe weiterer Akteure beteiligt. \u00bbTrotz des komplexen Aufbaus der Blut-Hirn-Schranke ist es inzwischen aber m\u00f6glich, sie im Labor aus verschiedenen Zelltypen zu kultivieren\u00ab, erl\u00e4utert Windbergs. \u00bbUnd zwar nicht nur die Blut-Hirn-Schranke von Gesunden, sondern etwa auch von Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen wie beispielsweise Alzheimer.\u00ab Man wei\u00df heute, dass bei den Betroffenen diese wichtige Barriere gesch\u00e4digt ist und durchl\u00e4ssiger wird. Vermutlich sind Bestandteile der Alzheimer-Plaques daf\u00fcr verantwortlich \u2013 das sind die charakteristischen Ablagerungen aus Proteinen und fett\u00e4hnlichen Molek\u00fclen, die sich im Gehirn von Erkrankten in gro\u00dfer Zahl finden.<\/p>\n\n\n\n
Windbergs\u2019 Arbeitsgruppe nutzt das k\u00fcnstliche Gewebe f\u00fcr verschiedene Forschungs\u00adfragen. \u00bbWir bauen beispielsweise eine intakte Blut-Hirn-Schranke im Reagenzglas nach und untersuchen dann, wie toxisch bestimmte Bestandteile der Plaques auf sie wirken\u00ab, sagt die Pharmazeutin. Zudem hilft dieses Modellsystem auch bei der Suche nach einer Strategie, mit der sich potenzielle Wirkstoffe trotz der Barriere in die gesch\u00e4digten Hirnbereiche bringen lassen.<\/p>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n
K\u00f6rper\u00e4hnliche Bedingungen schaffen<\/h3>\n\n\n\n3D-Modell des menschlichen D\u00fcnndarms, in dem zwei Darmzellentypen gemeinsam kultiviert wurden, die f\u00fcr die N\u00e4hrstoffaufnahme zust\u00e4ndigen Enterozyten und Schleim produzierende Becherzellen. Die Zellen wurden angef\u00e4rbt und mithilfe eines Fluoreszenzmikroskops fotografiert. Foto: AG Windbergs<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
Darmschleimhaut, Gehirngewebe oder Teile anderer Organe im Labor zu z\u00fcchten, ist eine komplexe Angelegenheit. Die Versuchsprotokolle, die dabei zu beachten sind, unterscheiden sich von Gewebe zu Gewebe. H\u00e4ufig m\u00fcssen einzelne Bestandteile getrennt vorkultiviert werden, jeweils in speziellen N\u00e4hrmedien und unter spezifischen Bedingungen. Auch beim Zusammenmischen gelten strenge Regeln: Welcher Zelltyp kommt wann hinzu? Und in welcher Menge?<\/p>\n\n\n\n
Im Idealfall organisieren sich die verschiedenen Komponenten dann selbstt\u00e4tig \u2013 genauso, wie sie es im menschlichen K\u00f6rper tun \u00adw\u00fcrden. \u00bbDamit das klappt, m\u00fcssen die Kultivierungs\u00adbedingungen aber genau stimmen und denen im Organismus m\u00f6glichst stark \u00e4hneln\u00ab, betont Windbergs. So muss bei der Kultivierung einer D\u00fcnndarm-Schleimhaut das N\u00e4hrmedium bewegt werden, damit sich die typischen F\u00e4ltelungen des Gewebes ausbilden. Der Nahrungsbrei, der durch den Darm flie\u00dft, bewegt sich ja schlie\u00dflich auch. \u00bbDie \u00adZellen ben\u00f6tigen einen gewissen mechanischen Scherstress\u00ab, betont die Pharmazeutin. \u00bbAllerdings kommt es dabei sehr auf die Dosis an: Wird die Kultur zu stark mechanisch belastet, sterben die Zellen ab.\u00ab<\/p>\n\n\n\n
Die Zucht menschlichen Gewebes erfordert also ein exakt durchorchestriertes Vorgehen. Die einzelnen Schritte, die dazu n\u00f6tig sind, wurden oft von Forschenden rund um den Globus in jahrelanger Arbeit optimiert. Und dennoch lohnt sich dieser Aufwand: Denn mit den so hergestellten Organen lassen sich Fragen beantworten, f\u00fcr die beispielsweise Versuche mit \u00adTieren wenig erfolgversprechend w\u00e4ren. Eine Labormaus ist eben eine Maus. Bei gez\u00fcchtetem Gewebe ist das anders: Es besteht komplett aus menschlichen Zellen.<\/p>\n\n\n\n
Zur Person \/ Maike Windbergs<\/strong>, Jahrgang 1980, ist seit 2017 als Professorin an der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt t\u00e4tig, wo sie das Institut f\u00fcr Pharma\u00adzeutische Technologie leitet. Windbergs hat in D\u00fcsseldorf Pharmazie studiert und dort sowie an den Universit\u00e4ten Helsinki (Finnland) und Enschede (Niederlande) in Pharmazeutischer Technologie promoviert. Nach einem Forschungsaufenthalt an der Harvard University in den USA war sie Nachwuchsgruppenleiterin am Helmholtz-Institut f\u00fcr pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) und an der Universit\u00e4t des Saarlandes, wo sie vor ihrem Wechsel nach Frankfurt habilitierte. F\u00fcr ihre Forschungsleistungen wurde sie mit mehreren hochkar\u00e4tigen Wissenschaftspreisen ausgezeichnet. windbergs@em.uni-frankfurt.de<\/a><\/p>\n\n\n\nFoto: Anne Baron<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/03_03_1.jpg\")
![\"\"](\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/03_03_2b.jpg\")
![\"\"](\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/03_03_3.jpg\")
![\"\"](\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Person_Windbergs-500x500.jpg\")
![\"\"](\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Autor_Luerweg-6-500x500.jpg\")