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Gesundheit+Medizin

Arthritis: Skorpion-Protein als Medikamentenfähre?

Arthritis
Arthritis ist eine entzündliche Gelenkerkrankung, die viele Menschen betrifft. (Bild: ipopba/ istock)

Ob Fische, Schlangen oder Skorpione: Viele Tiere setzen Gifte ein, um Beute zu machen oder sich gegen Feinde zu wehren. Diese toxischen Waffen wecken zunehmend auch das Interesse von Medizinern. Denn in manchen ihrer Inhaltsstoffe steckt therapeutisches Potenzial. Auch für die Behandlung von Arthritis, wie sich nun zeigt: Forscher haben im Gift von Skorpionen ein Miniprotein gefunden, das sich von selbst in Knorpelgewebe anreichert – also dort, wo sich die Gelenkentzündung abspielt. Mithilfe dieser Substanzen können Medikamente gezielt ins Gelenk transportiert werden, legen Experimente mit Ratten nahe. Dies reduziert das Risiko von Nebenwirkungen erheblich.

Arthritis ist ein echtes Volksleiden: Gerade viele ältere Menschen leiden unter dieser entzündlichen Gelenkerkrankung, die heftige Schmerzen verursacht und den Knorpel zerstört. Gängige Behandlungsmethoden können die Entzündungssymptome zwar lindern und den Abbau der schützenden Knorpelschicht in den Gelenken bremsen. Doch die dafür eingesetzten Medikamente wie Steroide haben einen entscheidenden Nachteil: Sie wirken oftmals im gesamten Körper und führen zu vielfältigen Nebenwirkungen. „Diese sind für Patienten mitunter genauso schlimm oder sogar schlimmer als die Krankheit selbst“, erklärt Jim Olson vom Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle. Steroide und Co können daher meist nur kurzfristig eingenommen werden.

Gezielt zum Knorpel

Eine optimale Lösung für dieses Problem wäre, die Wirkstoffe gezielt in die kranken Gelenke zu bringen und so den Rest des Organismus zu schonen. Doch wie kann das gelingen? Auf der Suche nach einer Antwort haben sich Olson und seine Kollegen um Erstautorin Michelle Cook Sangar nun einer Klasse von Miniproteinen gewidmet, die im Gift vieler Spinnen, Schlangen und Skorpione vorkommen. Diese sogenannten Cystine-Dense Peptides (CDPs) zeichnen sich unter anderem durch ihre Disulfidbrücken aus, die die Peptidstruktur stabilisieren und den Proteinen eine besondere Stabilität verleihen – eine wichtige Eigenschaft für eine potenziell therapeutische Wirkkraft. Dass diese von Giftmischern der Natur produzierten Substanzen medizinisches Potenzial haben, wussten die Forscher bereits. Sie stellten in einer früheren Studie fest, dass manche dieser Proteine spezifisch an Tumorzellen binden und – mit leuchtenden Eigenschaften versehen – bei der Krebsdiagnose helfen können.

Für ihre aktuelle Untersuchung analysierten die Wissenschaftler insgesamt 42 CDPs von 20 unterschiedlichen Tierarten. Dabei fanden sie heraus: Manche dieser Peptide scheinen sich speziell in Knorpelgewebe anzureichern. Werden sie Nagetieren verabreicht, wandern sie gezielt in Knie, Hüfte, Fußgelenk und Schultern. Auch an menschliches Knorpelgewebe in der Petrischale binden die Substanzen, wie Experimente enthüllten. Verantwortlich dafür könnten unter anderem die elektrostatischen Eigenschaften der Peptide sein: Ihre Oberfläche ist überwiegend positiv geladen. „Dies scheint die sich im Knorpel anreichernden Kandidaten von anderen CDPs zu unterscheiden“, berichtet das Team.

Therapietest mit Ratten

Einen besonders vielversprechenden Wirkstoffkandidaten schauten sich die Forscher in einem nächsten Schritt genauer an. Im Versuch mit Ratten und Mäusen zeigte sich: Das CDP-11R genannte Miniprotein erreichte 30 Minuten nach systemischer Verabreichung seine Spitzenkonzentration im Knorpel, war aber auch noch nach mehr als vier Tagen im Gewebe nachweisbar. Damit war für Sangar und ihre Kollegen klar, dass dieser in Skorpion-Gift enthaltene Stoff tatsächlich Potenzial für die Behandlung von entzündlichen Gelenkerkrankungen besaß. Dafür musste er nur mit einem entsprechenden Medikament beladen werden. „Die Idee klingt simpel: Man nimmt ein Miniprotein, das von selbst in Knorpel einwandert und bindet etwas daran, um eine zielgerichtete Medikamentengabe zu erreichen. Doch es war eine echte Herausforderung, dies tatsächlich hinzubekommen“, berichtet Mitautorin Emily Girard.

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Nachdem den Wissenschaftlern dies schließlich gelungen war, machten sie den Praxistest. Sie knüpften das Steroid Triamcinolonacetonid an das Protein und behandelten an rheumatoider Arthritis erkrankte Ratten mehrere Tage lang damit. Das Ergebnis: Das Mittel linderte die Gelenkentzündung der Tiere, ohne andere Gewebe wie Thymus und Milz in Mitleidenschaft zu ziehen. Diese Organe nehmen durch ungerichtete Steroidgabe oftmals Schäden und auch im Kontrollversuch ohne das Miniprotein kam es durch die Behandlung mit derselben Wirkstoffdosis zu unerwünschten Nebenwirkungen in anderen Körperregionen, wie das Team berichtet. Mit diesen Ergebnissen zeichnet sich ab: Ein kleines Protein aus dem Gift von Skorpionen könnte in Zukunft das Leben von Patienten mit Arthritis erleichtern. Doch zunächst ist weitere Forschung nötig. So muss sich zeigen, ob die Miniprotein-Steroid-Kombination auch bei längerer Einnahme wirksam und sicher ist und welche Dosierungen für menschliche Patienten nötig wären.

Quelle: Michelle Cook Sangar (Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle) et al., Science Translational Medicine, doi: 10.1126/scitranslmed.aay1041

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