Forscher treiben Bemühungen voran, die Medikamentenabgabe an die „Kraftwerke“ der Zellen anzupassen

Apr 25, 2023

In einer Studie mit im Labor gezüchteten ZellenForscher der Johns Hopkins Medicine, die sich auf das Altern spezialisiert haben, berichten, dass ihnen ein gängiges Blutdruckmedikament erfolgreich direkt in die innere Membran der Mitochondrien, den „Kraftwerken“ in den Zellen von Menschen, Tieren, Pflanzen und den meisten anderen Organismen, verabreicht wurde.

Die Entwicklung von Möglichkeiten, diese energieproduzierenden Teile der Zelle direkt für die Abgabe von Arzneimitteln anzusprechen, ist seit langem ein Ziel von Forschern, da Mitochondrien fast jeden biologischen Prozess steuern, steuern oder eine Rolle dabei spielen, einschließlich des natürlichen Zelltods und der Alterung. Veränderungen oder Rückgänge der mitochondrialen Aktivität und Wege stehen in engem Zusammenhang mit einer verminderten Organfunktion und Gebrechlichkeit. Aufgrund der Doppelmembranstruktur der Mitochondrien war es für Wissenschaftler jedoch schwierig, Arzneimittelmoleküle dazu zu bringen, die innere Membran zu durchdringen und Zugang zu den Kernfunktionen der Organellen zu erhalten.

Die neue Studie, die in PNAS Nexus beschrieben wird, berichtet über eine Methode, die im Wesentlichen ein System kapert, das bereits von Mitochondrien verwendet wird, um Sauerstoff und andere Chemikalien zur inneren Membran zu transportieren.

„Unsere Studie zeigt, dass wir das natürliche mitochondriale Transportsystem des Körpers nutzen können, um Medikamente viel präziser zu verabreichen“, sagt Peter Abadir, MD, außerordentlicher Professor für Geriatrie und Gerontologie an der Johns Hopkins University School of Medicine.

Für die Studie synthetisierten die Forscher im Labor drei natürlich vorkommende Transportproteine, die mit Mitochondrien interagieren. Anschließend fusionierten sie ein häufig verschriebenes Blutdruckmedikament (Losartan) mit jedem dieser drei Proteine, um zu bestimmen, welches die höchste Erfolgsrate beim Eindringen in die innere Membran der Mitochondrien aufwies. Diese fusionierten Proteine, mtLOS1, mtLOS2 und mtLOS3 genannt, waren, wenn sie in separaten Versuchen in im Labor gezüchtete Zellen eingeführt wurden, in der Lage, das Medikament in einer deutlich höheren Konzentration direkt zu den Mitochondrien zu transportieren, als dies mit freiem Losartan, das nicht an das Transportprotein fusioniert war, möglich war . Dies konnte unter dem Mikroskop mittels Fluoreszenz beobachtet werden.

In einem Proof-of-Concept-Experiment testeten die Forscher auch eine „verschlüsselte“ Version von mtLOS, die nicht in der Lage war, die innere Membran zu durchdringen.

Abadir sagt, dass weitere Forschung erforderlich ist, aber das Ziel besteht darin, mtLOS oder andere natürliche Transportwege zu nutzen, um Medikamente bereitzustellen, die direkt und effizient gegen biochemische Ungleichgewichte und Verluste vorgehen, die mit chronischen Entzündungen und geschwächten Organfunktionen verbunden sind, die für das Altern und viele Erkrankungen charakteristisch sind.

„Wir wissen, dass Menschen zum Teil aufgrund des Mitochondrienrückgangs altern, und Wissenschaftler versuchen seit Jahrzehnten, Therapien direkt in die Organelle zu bringen, um diesem Rückgang entgegenzuwirken“, sagt Abadir. „Dies ist ein weiterer Versuch, Verbindungen über die natürlichen Systeme des Körpers zu verabreichen, wodurch negative Nebenwirkungen sowohl kurz- als auch langfristig erheblich reduziert werden können.“

Han Wang, Jeremey Walston, Peter Abadir und Ran Lin haben auf der Grundlage dieser Forschung zwei Patente angemeldet. Alle anderen Autoren haben keinen Interessenkonflikt erklärt.

Weitere Wissenschaftler, die zu dieser Forschung beigetragen haben, sind Jude Phillip, Ran Lin, Andrew Cheetham, David Stern, Yukang Li, Yuzhu Wang, Han Wang, David Rini, Honggang Cui und Jeremy Walston von Johns Hopkins.

Die Forschung wurde vom Johns Hopkins Older Americans Independence Center, dem National Institute on Aging – National Institutes of Health, dem Johns Hopkins University School of Medicine Discovery Fund Program-Synergy Award und der Nathan W. and Margaret T. Shock Aging Research Foundation finanziert und der Nathan Shock Scholar in Aging.

– Diese Pressemitteilung wurde ursprünglich auf der Website von Johns Hopkins Medicine veröffentlicht