Zellulärer Transport bioaktiver Moleküle

Peptide, die Zellmembranen durchdringen (sog. zellpenetrierende Peptide, engl. cell-penetrating peptides: CPP), sind ein innovativer Therapieansatz, um bioaktive Moleküle in das Zellinnere einzubringen. Mit der Entdeckung von Peptiden humanen Ursprungs, wie etwa aus der menschlichen Haut, als zelluläre Trägersubstanz eröffnen sich vielfältige neue Möglichkeiten für pharmakologische und biotechnologische Anwendungen.

Stand der Technik

Die transdermale Verabreichung aktiver Moleküle über die Haut ist derzeit der zweitwichtigste Verabreichungsweg für Therapeutika oder Kosmetika. Zahlreiche therapeutische Peptide werden daher in klinischen Studien getestet: Nicht nur in Hinblick auf Medikation zur Behandlung z.B. von Hörverlust, Muskeldystrophie, Schmerzen und Krebs, sondern auch auf ihre Fähigkeit hin, als CPPs zu wirken. Eine der größten Herausforderungen bei der Wirkstoffgabe in menschliche Zellen ist, die Zellmembran zu überwinden. Dafür muss der CPP-Wirkstoffkomplex die Fähigkeit haben, den hydrophoben Kern der Membran zu durchqueren, ohne Schäden zu verursachen. Auftretende Membranschäden, toxische Nebenwirkungen oder immunogene Reaktionen beschränken bisher die Verwendung von CPPs als Verabreichungsmittel.

Technologie

Forschende des Instituts für Biologische Grenzflächen 2 – Molekulare Biophysik (IBG-2) am Lehrstuhl Biochemie (IOC) des KIT haben entdeckt, dass eine Gruppe von Peptiden – sogenannte Dermcidine (DCD / SSL Familie) – entgegen ihrer ursprünglich als antimikrobiell beschriebenen Wirkung stattdessen zellpenetrierende Eigenschaften aufweisen. Da diese Peptide bereits im menschlichen Schweiß bzw. in der Haut vorkommen, lösen sie keine Immunreaktion aus. Sie wurden verwendet, um Peptide, DNA oder Enzyme in Zellen einzuschleusen und es traten keine Nebenwirkungen auf. Von Dermcidin abgeleitete Peptidsequenzen eignen sich daher als Transportsysteme für eine breite Palette therapeutischer oder kosmetischer Wirkstoffe.

Vorteile

Die beschriebenen Peptide sind evolutionär optimiert und werden kontinuierlich in den menschlichen Schweißdrüsen produziert. Sie sind weder immunogen noch toxisch und können so die Zellmembranen problemlos überwinden. Optimierte Peptidsequenzen erwiesen sich als effiziente CPPs. Ihre einfache Synthese und ihr natürliches Vorkommen in der menschlichen Haut würden insbesondere ihre FDA-Zulassung als Wirkstoffträger erleichtern.

Optionen für Unternehmen

Die zellpenetrierenden Dermcidine können in der Kosmetikbranche, Dermatologie, Pharmabranche und Biotechnologie zum Einsatz kommen. Das KIT sucht Partner für anwendungsspezifische Entwicklungsprojekte sowie zur Lizenzierung.