Kurzfassung

Die pharmakologische Behandlung von Hirnverletzungen und neureodegenerativen Erkrankungen scheitert immer wieder an der Blut-Hirnschranke (BHS).  Die BHS ist eine Barriere, die den Übertritt von Medikamenten erschwert oder sogar verhindert. Deshalb werden Trägersysteme für Medikamente gesucht, die die BHS leichter überwinden können. Nanopartikel (NP) stellen ein solches System dar, mit dem eingeschlossene oder angekoppelte Substanzen ins Gehirn gebracht werden können. Die Selektion von...Die pharmakologische Behandlung von Hirnverletzungen und neureodegenerativen Erkrankungen scheitert immer wieder an der Blut-Hirnschranke (BHS).  Die BHS ist eine Barriere, die den Übertritt von Medikamenten erschwert oder sogar verhindert. Deshalb werden Trägersysteme für Medikamente gesucht, die die BHS leichter überwinden können. Nanopartikel (NP) stellen ein solches System dar, mit dem eingeschlossene oder angekoppelte Substanzen ins Gehirn gebracht werden können. Die Selektion von NP mittels Tierversuche ist nicht effizient durchfürhtbar. Deshalb wird zusammen mit Industriepartnern (Fraunhofer ICT-IMM, Cell Line System/CLS, ibidi GmbH, NanoAnalytics) versucht ein in vitro BHS-Modell mit Zelllinien aufzubauen, das ein schnelles Überprüfen von NP auf BHS-Übertritt und Toxizität zulässt. Eine solche künstliche BHS sollte jedoch die Eigenschaften der natürlichen BHS besitzen, Zur sicherstellung dieser Vorgabe etablieren wir am Insitut für Neurochirurgische Pathophysiologie eine künstliche BHS aus isolierten Astrozyten und mikrovaskulären Endothelzellen aus dem Gehirn von Schweinen. Die Funktionalität und Integrität der künstlichen BHS wird mittels TEER (transendothelial electrical resistance)-Messung und von licht- und fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen von ‚tight junction‘ Proteinen ermittelt. Vom Fraunhofer ICT-IMM synthetisierte und fluoreszenzmarkierte NP werden sowohl in Monokulturen von Astrozyten und Endothelzellen wie auch auf dem künstlichen BHS-Modell bis zu 48h inkubiert. Von 12 verschiedenen NP konnten auf diese Weise mehrere NP für die Verwendung in Tierversuchen selektioniert werden. Die systemische Injektion verschiedener Konzentrationen wird nun aufschluss über den Verbleib der NP in Organen (Leber, Niere, Milz, Lunge, Herz, Gehirn) erlauben. Spezifisch kann dann die Aufnahme in mikrovaskuläre Hirnendothelzellen, Gliazellen und Neurone untersucht werden.  Es zeigt sich, dass eine grosse Menge injizierter NP in peripheren Geweben hängen bleibt. Dadurch vermindert sich die Exposition der Hirnzellen mit NP drastisch und höhere Konzentratione müssen verwendet werden.  Die erhobenen Daten werden nun verwendet, um das in vitro BHS-Modell mit Zelllinien zu etablieren und zu optimieren.
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