Amerikanische und japanische Forscher haben erstmals Antikörper aus Kunststoff hergestellt, die Mäuse vor den Folgen des tödlichen Bienengifts bewahren(1) . Die Herstellung dieser Plastikantikörper basiert auf einem Verfahren, das als molekulares Prägen bezeichnet wird.

(© vfa / M.Joppen)
Die Forscher mischten dazu Melittin – den Hauptbestandteil des Bienengifts – mit Polymerbausteinen aus Acrylsäure und drei Abkömmlingen des Acrylamids. Anschließend wurde die Polymerisierung ausgelöst, wobei sich die einzelnen Kunststoffmoleküle zu kleinen Kügelchen zusammenschlossen, die mit einem Durchmesser von 60 Nanometern in etwa der Größe von Antikörpern entsprechen. An den Stellen, an denen außen auf diesen kleinen Kügelchen Melittin-Moleküle anhefteten, prägten diese ganz spezifisch die Oberflächenstruktur. Das Melittin wurde im nächsten Schritt sukzessive von den Partikeln abgewaschen. Die finalen Kügelchen wiesen nun passgenaue Andockstellen für Melittin auf, die wie das Schloss zu seinem Schlüssel, in diesem Fall zum Bienengift passen.

Die Forscher konnten damit das Wirkprinzip von Antikörpern kopieren, die ebenfalls über hochspezifische Bindungsstellen für bestimmte Strukturen (Antigene) zum Beispiel auf Krankheitserregern oder Tumorzellen verfügen. Die Plastikantikörper wiesen im Laborexperiment sogar eine vergleichbare Affinität (Bindungsstärke) und Selektivität (Bindungsgenauigkeit) wie Antikörper auf.

Um zu überprüfen, ob die Plastikantikörper auch im lebenden Tier funktionieren, wurde Mäusen zunächst eine normalerweise tödliche Dosis Melittin und kurz danach der Plastikantikörper injiziert. Dadurch konnte die Sterblichkeit der Tiere um 40 Prozent gesenkt werden. Bei einer nicht-tödlichen Dosis des Bienengifts wurde zudem gezeigt, dass Vergiftungserscheinungen, wie beispielsweise Gewichtsverlust oder Bauchfellentzündung, deutlich reduziert werden konnten.

Entscheidend für das Gelingen dieses neuen Ansatzes waren sowohl Auswahl als auch Mischungsverhältnis der Polymerbausteine in der Ausgangsmischung, die auf das Zielmolekül Melittin optimiert werden mussten. Die Forscher wollen nun versuchen, auch für andere Gifte Plastikantikörper herzustellen.

Diese neue Technologie kopiert einen Teil des Prinzips der Antikörper, das von der Natur vorgegeben ist und durch jahrzehntelange molekularbiologische und biochemische Forschungsarbeiten im Detail aufgeklärt werden konnte. Allerdings kopieren die Kunststoffkügelchen lediglich das Prinzip der Antigenbindung, nicht jedoch die über einen anderen Teil der Antikörper vermittelten Reaktionen, die eine Brücke zu den Immunzellen des menschlichen Körpers ausüben. So können die Plastikantiköper beispielsweise – anders als ihre natürlichen Vorbilder – keinen programmierten Zelltod (Apoptose) auslösen und auch nicht über die Bindung an Rezeptoren auf Zelloberflächen andere Antitumorwirkungen ausüben.

Ungeachtet dessen könnten die Plastikantikörper, wenn sie sich in weiteren Studien und letztendlich auch am Menschen bewähren sollten, für die Beseitigung von Giften eine interessante Option darstellen.

Literaturtipp:
(1) Hoshino et al., Recognition, neutralization, and clearance of target peptides in the bloodstream of living mice by molecularly imprinted polymer nanoparticles: a plastic antibody, J. Am. Chem. Soc., 2010, Volume 132, pp 6644-6645