Nanocarrier spielen eine zentrale Rolle in der Entwicklung der nächsten Generation lebensrettender Medikamente. Durch sie ist es möglich, Wirkstoffe gezielt zu verabreichen und an die Zellen im Körper zu liefern, wo sie ihre Wirkung entfalten sollen. Doch wie lässt sich dieser Transport überwachen und nachverfolgen? Forschende des Helmholtz Zentrum München entwickelten hierfür eine neue Technologie: Single-Cell-Profiling of Nanocarriers, kurz SCP-Nano.
Beobachtung kleinster Mengen an Nanocarriern
In SCP-Nano sind modernste Bildgebungstechnologien mit KI gepaart, wodurch sie Einblicke in nanotechnologie-basierte Therapien liefern. Die Forschenden konnten mittels des Verfahrens die Verteilung kleinster Mengen (bis zu 0,0005 mg/kg) an Nanocarriern im Körper einer Maus nachverfolgen. Jede Zelle war sichtbar, die die Nanocarrier aufnahm.
Kombiniert werden optisches Gewebeclearing, Lichtblattmikroskopie und Deep-Learning-Algorithmen. Nach der vollständigen Transparenz der Mauskörper können die Nanocarrier in dem durchsichtigen Gewebe bis auf Einzelzellebene verfolgt werden. Die KI kommt ins Spiel, um zu bestimmen, mit welchen Zellen und Geweben die Nanocarrier interagiert haben. Es konnte bereits gezeigt werden, dass DNA-Origami-Strukturen bevorzugt Immunzellen erreichen, während AAV-Varianten bestimmte Hirnregionen und Fettgewebe ansteuern.
Präzise und sichere Wirkstoffverteilung
So lassen sich bereits vor dem Beginn klinischer Studien potenziell problematische Off-Target-Gewebe identifizieren, wodurch die Entwicklung wirksamer Therapeutika geebnet ist. Die Forschenden konnten so beispielsweise zeigen, dass sich Lipid-Nanopartikel mit mRNA-Therapeutika im Herzgewebe anreichern können. Dank SCP-Nano lässt sich die Sicherheit der Nanocarrier bewerten und ob sie für die gewünschte Rolle geeignet sind oder nicht. So lassen sich Nebenwirkungen minimieren und Behandlungen präziser gestalten.
Quelle: idw
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