Taxi für die DNA

Photosensitive Gold-Nanopartikel können DNA elektrostatisch binden und unter UV-Licht wieder freisetzen

03.05.2006

Die Gentherapie gilt trotz vieler Rückschläge als ein viel versprechender Ansatz für die Medizin der Zukunft. Eine der größten Schwierigkeiten dabei ist es, geeignete Transportmittel zu finden, mit denen sich die als "Medikament" benutzte Nucleinsäure in die kranke Zielzelle einschleusen lässt. Häufig wurden abgetötete Viren als "Taxi" für die Gene benutzt, dabei konnte es jedoch zu unerwarteten Nebenwirkungen kommen.

In jüngster Zeit gibt es deshalb immer mehr Versuche mit Nanopartikeln: V. M. Rotello, N. S. Forbes und ihre Mitarbeiter aus Amherst (Massachusetts, USA) verwendeten winzige Goldkügelchen, an deren Oberfläche positiv geladene Kohlenwasserstoffketten dicht an dicht gebunden waren. Diese Ketten enthielten eine photolabile Bindung, die im sichtbaren Licht stabil ist, unter Bestrahlung mit UV-Licht einer Wellenlänge von 350 nm jedoch gespalten wird. Dabei wurde ein positiv geladener Rest entfernt und zurück blieb das Goldkügelchen mit nun negativer Oberflächenladung.

DNA enthält negativ geladene Phosphatgruppen und kann deshalb über elektrostatische Wechselwirkungen an die positiv geladenen Goldkügelchen binden. Zellen, die über einige Stunden mit den mit DNA beladenen Goldkügelchen in Kontakt gebracht wurden nahmen diese "DNA-Taxis" ins Zellinnere auf. Das Signal zum "Aussteigen" lieferte die anschließende Bestrahlung mit UV-Licht: Sie zerstörte die photolabile Bindung, die Oberflächenladung der Goldpartikel kehrte sich um und die DNA wurde freigesetzt. Erfreulicherweise wurde die DNA auf diese Wiese nicht nur einfach ins Cytoplasma eingeschleust, sondern sie wanderte weiter dorthin, wo sie gebraucht wird: in den Zellkern. Das ist der Ort in der Zelle, an dem DNA-Moleküle für die Übersetzung in Proteine kopiert oder während der Zellteilung vervielfältigt werden.

Das Verfahren bietet eine relativ einfache Möglichkeit für den Transport und die kontrollierte Freisetzung von DNA in lebenden Zellen. Darüber hinaus sollte es nach Meinung der Autoren mit dieser Methode auch möglich sein, Wechselwirkungen mit anderen Biomolekülen, wie Proteinen, oder pharmazeutischen Wirkstoffen so zu steuern, dass man diese gezielt in Zellen einbringen kann.

Originalveröffentlichung: V. M. Rotello et al.; "Light-Regulated Release of DNA and its Delivery to Nuclei by Means of Photolabile Gold Nanoparticles"; Angewandte Chemie 2006, 118, No. 19, 3237-3241.

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