Molekulare Kommunikation im menschlichen Adersystem

Die moderne Medizin entwickelt sich hin zu Behandlungen, die persönlicher, präziser und schonender sind. Ein entscheidender Schritt in diese Richtung ist die sogenannte zielgerichtete Wirkstoffabgabe. Dabei soll ein Medikament nicht mehr den ganzen Körper durchströmen, wie bei herkömmlichen Therapien, sondern gezielt dorthin gelangen, wo die Krankheit sitzt zum Beispiel zu einem Tumor. So könnten Therapien wirksamer werden und gleichzeitig Nebenwirkungen deutlich reduziert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, erforscht die Wissenschaft winzige Transportmittel sogenannte Nanoträger , die Medikamente durch den Blutkreislauf direkt an den richtigen Ort bringen sollen. Zwei besonders vielversprechende Kandidaten sind künstlich hergestellte Nanopartikel und natürliche Extrazelluläre Vesikel, die von roten Blutkörperchen gebildet werden. Trotz großer Forschungsanstrengungen ist jedoch noch unklar, wie sich diese Nanoträger im komplexen Gefäßsystem des Menschen tatsächlich bewegen und verhalten. Die Folge: Die Effizienz der zielgerichteten Wirkstoffabgabe ist noch sehr gering, nur ein Bruchteil der Träger erreicht tatsächlich das Zielgewebe. Dieses Projekt geht diese Herausforderung an, indem es neuartige Laborplattformen entwickelt, die menschliche Blutgefäße wesentlich realistischer nachbilden als bisher. Mit Hilfe von mikrostrukturierten Gefäßen auf einem Chip werden wichtige Eigenschaften des Gefäßsystems imitiert: unterschiedliche Durchmesser von Arterien, Venen und Kapillaren, Verzweigungen und Zusammenführungen, der pulsierende Blutfluss durch den Herzschlag sowie die Elastizität der Gefäßwände. Diese dynamischen Modelle erlauben es, das Verhalten von Molekülen und Nanoträgern beim Transport, bei der Wechselwirkung mit Gefäßwänden und beim Durchtritt ins erkrankte Gewebe detailliert zu beobachten. Das Projekt vereint Fachwissen aus Österreich, Spanien und Großbritannien. Gemeinsam untersucht das Team, wie sich synthetische Nanopartikel unter realistischen Bedingungen verhalten und wie sich natürliche Vesikel aus roten Blutkörperchen gezielt erzeugen und steuern lassen. Die neuen Erkenntnisse sollen erklären, warum aktuelle Therapien noch ineffizient sind, und Wege aufzeigen, wie man sie verbessern kann. Gleichzeitig leisten die entwickelten Modelle einen Beitrag zur Verringerung von Tierversuchen, da sie praxisnahe Alternativen im Labor bieten. Über die Medizin hinaus trägt die Forschung zu einem tieferen Verständnis bei, wie Informationen und Stoffe in lebenden Systemen transportiert werden. Langfristig könnte dies den Weg für innovative Diagnose- und Behandlungsmethoden ebnen, die sicherer, nachhaltiger und stärker auf den einzelnen Patienten zugeschnitten sind. Durch die enge Verbindung von Technik, Biologie und Medizin bringt dieses Projekt uns ein Stück näher an die Zukunft einer wirklich personalisierten Gesundheitsversorgung.