Freitag, 27. November 2020
Navigation öffnen
Anzeige:
Imnovid
Imnovid
 
Medizin

20. Februar 2020 Nanopartikel können Zellen verändern

Nanopartikel dringen leicht in Zellen ein. Wie sie sich dort verteilen und was sie bewirken, zeigen nun erstmals hochaufgelöste 3D-Mikroskopie-Aufnahmen an BESSY II. So reichern sich bestimmte Nanopartikel bevorzugt in bestimmten Organellen der Zelle an. Dadurch kann der Energieumsatz in der Zelle steigen. „Die Zelle sieht aus wie nach einem Marathonlauf, offensichtlich kostet es Energie, solche Nanopartikel aufzunehmen“, sagt Hauptautor James McNally.
Anzeige:
Tecentriq HCC
Tecentriq HCC
 
Nanopartikel sind heute nicht nur in Kosmetikprodukten, sondern überall, in der Luft, im Wasser, im Boden und in der Nahrung. Weil sie so winzig sind, dringen sie leicht in Zellen unseres Körpers ein. Das ist auch für medizinische Anwendungen interessant: Mit Wirkstoffen beschichtete Nanopartikel könnten gezielt in Zellen eingeschleust werden, zum Beispiel, um Krebszellen zu zerstören. Vieles ist jedoch noch kaum erforscht: zum Beispiel, wie sich Nanopartikel in den Zellen verteilen, was sie dort bewirken und wie diese Wirkung von ihrer Größe und Beschichtung abhängt.

Überblick über die gesamte Zelle

Neue Erkenntnisse hat nun eine Studie an BESSY II gebracht, wo Prof. Gerd Schneiders Team mit weicher, intensiver Röntgenstrahlung Röntgenmikroskopie-Aufnahmen durchführen kann.

Eine Gruppe um den HZB Biophysiker Dr. James McNally hat Zellen mit unterschiedlich beschichteten Nanopartikeln eingehend mit Röntgenmikroskopie untersucht. Die Nanopartikel waren exakt gleich groß, aber mit unterschiedlichen Wirkstoffen beschichtet. „Die Röntgenmikroskopie bietet deutlich bessere Auflösungen als die Lichtmikroskopie und einen viel besseren Überblick als die Elektronenmikroskopie“, betont Schneider. So erhielten sie erstmals vollständige, dreidimensionale hochaufgelöste Aufnahmen der Zellen mit den darin enthaltenen Organellen, darunter Lipidtröpfchen, multivesikuläre Körper, Mitochondrien und Endosomen. Lipidtröpfchen fungieren in der Zelle als Energiespeicher, während Mitochondrien diese Energie verstoffwechseln. Die Analyse der Aufnahmen zeigte: Die Nanopartikel reichern sich bevorzugt in Zellorganellen an und verändern dann die Zahl bestimmter Organellen zu Gunsten anderer Organellen. Diese Veränderungen waren nahezu unabhängig von der jeweiligen Beschichtung der Nanopartikel. Dies lässt vermuten, dass unterschiedliche Beschichtungen ähnliche Effekte haben könnten. Ob sich dieser Effekt verallgemeinern lässt, müssen weitere Studien mit anderen Arten von Nanopartikeln und insbesondere auch anderen Zelltypen zeigen.
Energiespeicher nehmen ab

„Die Röntgenmikroskopie erlaubt es, die Zelle als Ganzes zu überblicken, so dass wir diese Eigenheit erstmals beobachten konnten“, erklärt McNally. „Dabei fanden wir, dass die Aufnahme von Nanopartikeln die Anzahl von Mitochondrien und Endosomen erhöht, während andere Organellen, nämlich Lipidtröpfchen und multivesikuläre Körper abnehmen“, sagt Burcu Kepsutlu, die für ihre Promotion die Experimente durchführte.

„Wenn wir eine Hungerkur machen oder einen Marathon laufen, sehen wir ähnliche Veränderungen in der Zelle – nämlich eine Zunahme der Mitochondrien und eine Abnahme der Lipidtröpfchen“, sagt McNally. „Es kostet die Zelle offenbar Energie, die Nanopartikel aufzunehmen, sie fühlt sich dann wie nach einem Marathonlauf.“

Quelle: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Literatur:

Burcu Kepsutlu, Virginia Wycisk, Katharina Achazi et al.  ACS Nano (2020): Cells Undergo Major Changes in the Quantity of Cytoplasmic Organelles after Uptake of Gold Nanoparticles with Biologically Relevant Surface Coatings, DOI: 10.1021/acsnano.9b09264


Anzeige:
Tecentriq
Tecentriq
 

Sie können folgenden Inhalt einem Kollegen empfehlen:

"Nanopartikel können Zellen verändern"

Bitte tragen Sie auch die Absenderdaten vollständig ein, damit Sie der Empfänger erkennen kann.

Die mit (*) gekennzeichneten Angaben müssen eingetragen werden!

Die Verwendung Ihrer Daten für den Newsletter können Sie jederzeit mit Wirkung für die Zukunft gegenüber der rsmedia GmbH widersprechen ohne dass Kosten entstehen. Nutzen Sie hierfür etwaige Abmeldelinks im Newsletter oder schreiben Sie eine E-Mail an: info[at]rsmedia-verlag.de.


ESMO Virtual Congress 2020
  • Fortgeschrittenes Melanom nach Versagen einer PD-(L)1-Inhibition: Vielversprechende Antitumoraktivität mit Pembrolizumab + Lenvatinib
  • Pembrolizumab + Lenvatinib: Vielversprechende Ansprechraten bei vorbehandelten fortgeschrittenen Tumoren
  • HNSCC: Pembrolizumab als Monotherapie und als Partner einer Platin-basierten Chemotherapie erfolgreich in der Erstlinie
  • Ösophaguskarzinom: Relevante OS- und PFS-Verlängerung durch Pembrolizumab + Chemotherapie in der Erstlinie
  • 5-Jahres-Daten der KEYNOTE-024-Studie bestätigen deutliche Überlegenheit für Pembrolizumab mono vs. Chemotherapie beim NSCLC mit hoher PD-L1-Expression
  • Neuer Anti-ILT4-Antikörper zeigt in Kombination mit Pembrolizumab erste vielversprechende Ergebnisse bei fortgeschrittenen Tumoren
  • Adjuvante Therapie mit Pembrolizumab verlängert auch das fernmetastasenfreie Überleben bei komplett resezierten Hochrisiko-Melanomen im Stadium III
  • HIF-2α-Inhibitor MK-6482 beim Von-Hippel-Lindau-Syndrom: Vielversprechende Wirksamkeit auch bei Nicht-RCC-Läsionen
  • Neuer Checkpoint-Inhibitor: Vielversprechende erste Studiendaten für Anti-TIGIT-Antikörper Vibostolimab in Kombination mit Pembrolizumab