Biogene Nanotherapeutika

Die Kombination von falscher und zu häufiger Antibiotikaanwendung sowie unzureichende Hygienemaßnahmen in Krankenhäusern führt zu einer weltweit zunehmenden Zahl resistenter Keime, für die immer weniger wirksame Therapien existieren. Die Wissenschaftler der Gruppe „Biogene Nanotherapeutika“ entwickeln intelligente Wirkmechanismen und Nanosysteme, die bekannte Antibiotika im menschlichen Körper gezielt an infizierte Stellen transportieren. Dazu bedienen sie sich moderner biomimetischer Systeme, die Mechanismen aus der Natur nutzen oder von diesen abgeleitet sind. Dies ermöglicht eine wirksame Bekämpfung pathogener Bakterien bei minimalen Nebenwirkungen.

Leitung

Unsere Forschung

Wir befassen uns intensiv mit der Charakterisierung von extrazellulären Vesikeln (EVs) als natürliche Informationstransporter. EVs sind Nanopartikel von 50-200 nm Größe, die natürlicherweise von fast allen eu- und prokaryotischen Zellen produziert werden und entweder von der Zelloberfläche abgeschnürt oder in multivesikulären Kompartmenten erzeugt und freigesetzt werden. EVs bestehen aus einer Lipiddoppelschicht, tragen Signalmoleküle, wie Proteine oder Nukleinsäuren (z.B. mikroRNA) und sind sehr effiziente Zell-Zell Kommunikatoren, die von einem Zelltyp zu einem anderen wandern, mit der Zielzelle über ihre Oberflächen- und Membranproteine interagieren und so Signalmoleküle hochspezifisch übermitteln.

Wir haben Methoden entwickelt, EVs mit verschiedenen Wirkstoffen zu beladen und können deren Interaktion mit Zellen durch Echtzeitmikroskopie untersuchen. Anschließend bringen wir diese wirkstoffbeladenen EVs in eine pharmazeutische Formulierung und testen Sie in komplexen in vitro und in vivo Modellen.

Konzept für die Erforschung von extrazellulären Vesikeln als biomimetische Transporter für Antibiotika (Gestaltung: Gregor Fuhrmann)

Interessanterweise verwenden nicht nur Säugerzellen EVs, auch Bakterien nutzen sogenannte outer membrane vesicles (OMVs) für die Interaktion untereinander, indem diese spezifisch Kommunikationsmoleküle innerhalb einer Bakterienkolonie oder eines Biofilms transportieren. Zudem enthalten OMVs von bestimmten Bakterien, wie z.B. Myxobakterien, hydrolytische Faktoren, die andere Bakterien beim Wettbewerb um biologische Nischen bekämpfen. Wir isolieren und charakterisieren OMVs von unterschiedlichen Bakterien und studieren, wie diese mit anderen Bakterien oder Humanzellen interagieren und welche physiologische Rolle sie haben. Aus diesen Untersuchungen lassen sich neue therapeutische Ansätze zur Bekämpfung bakterieller Infektionen ableiten.

Neben der Entwicklung biogener Wirkstoffträger sind wir an neuen Echtzeitanalysemethoden interessiert, die nicht-invasiv die Stabilität und Aktivität von Wirkstoffen in komplexen in vitro und in vivo Modellen darstellen. Ein solches Fluoreszenz-basiertes Systeme haben wir erfolgreich für die Analyse therapeutischer Enzyme entwickelt und wir konnten so signifikante Unterschiede zu den Untersuchungen im Reagenzglas feststellen. Unser Ziel ist es, das Fluoreszenz-basiertes Messprinzip auf andere Erkrankungen, wie beispielsweise Entzündungen oder Infektionen auszuweiten. 

Weitere Informationen zur Forschungsgruppe: www.fuhrmann-lab.de

Bericht des Projektträgers BMBF: http://www.werkstofftechnologien.de/projekte/nachwuchsfoerderung/nachwuchsgruppen-gesundheit/dr-gregor-fuhrmann-beva/

In den Medien

Antibiotika im menschlichen Körper genau dorthin zu schleusen, wo sich krankmachende Bakterien aufhalten – das ist das Ziel des Pharmazeuten Gregor Fuhrmann. Als Transportmittel will er winzige Bläschen einsetzen, so genannte Vesikel.

Bericht im Campus Magazin der Universität Saarland

Vesikel-Netzwerk

Hydrogel © HZI/Gregor Fuhrmann

Das wissenschaftliche Feld der extrazellulären Vesikel (EVs) expandiert unaufhaltsam. Immer mehr Wissenschaftler untersuchen die biologische Aktivität und Bedeutung von Exosomen und Mikrovesikeln und versuchen, sie für neue Therapieansätze zu nutzen. Die German Society for Extracellular Vesicles (GSEV) möchte EV-Forscher aus Deutschland zusammenzubringen, Ideen für zukünftige Kooperationen zu entwickeln und den akademischen Nachwuchs fördern. Die GSEV soll die wissenschaftlichen Kräfte in Deutschland bündeln und neue Synergien erzeugen, um das EV-Feld voranzubringen. Weitere Informationen erhalten Sie unter www.extracellular-vesicles.de oder direkt bei Gregor Fuhrmann.

Video

  • HIPS Infofilm

    Antibiotika-Resistenzen sind weltweit eine der großen Herausforderungen bei Infektionskrankheiten. Hier setzt das neue Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) an.

Bachelor- & Masterarbeiten
Sie suchen eine Stelle als Diplom- oder Masterstudent im Bereich pharmazeutischer Wissenschaften? Wir suchen motivierte Kandidaten, die an der Erforschung biomimetischer Wirkstoffträger für Antibiotika mitwirken möchten. Bei Interesse kontaktieren Sie Gregor Fuhrmann bitte direkt!

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