NanoAthero: Forschung zur Früherkennung

Die Atherosklerose ist eine chronische Entzündung der Arterien, die durch fokale Läsionen mit asymmetrischen Verdickungen der Arterienwand charakterisiert ist. Diese sogenannten atherosklerotischen Plaques verursachen Durchblutungsstörungen in Herz, Gehirn oder Extremitäten. Der Plaque besteht hauptsächlich aus Entzündungszellen, die um einen zentralen Lipidkern angeordnet sind. Vermehrung der glatten Muskelzellen, entzündlich bedingte Neovaskularisation und fakultative Verkalkung charakterisieren den weiteren Verlauf. Akute kardiovaskuläre Ereignisse wie Herzinfarkt oder Schlaganfall sind fast immer auf eine Plaqueruptur zurückzuführen. Eine nachfolgende, überschießende Gerinnungsreaktion („Thrombose“) verursacht dann ein akutes Versorgungsdefizit von Herz- oder Hirngewebe. Dies kann lokal in einem Herzkranzgefäß, oder fortgeleitet im Versorgungsgebiet einer Gehirnarterie geschehen, wenn Material aus einem rupturierten Plaque der Halsschlagader in das Gehirn „gespült“ wird. Verantwortlich zeichnet dafür immer ein sogenannter „vulnerabler“ Plaque, in dem eine überschießende Entzündungsreaktion die Gewebsstabilität aus dem Gleichgewicht gebracht hat.
Die Herausforderungen sind eine verbesserte Früherkennung vor und eine verbesserte Thrombolyse nach einer Plaqueruptur. Defizite bestehen derzeit eindeutig bei der Früherkennung vulnerabler Plaques. Eine dadurch ermöglichte medikamentöse Stabilisierung, zum Beispiel der lokalen Entzündung, könnte Endpunkte wie Herzinfarkt oder Schlaganfall verhindern. Falls bereits ein Ereignis eingetreten ist, gestaltet sich vor allem bei Schlaganfall die thrombolytische Therapie problematisch und verbesserungswürdig. Angesichts der hohen Morbidität und Mortalität braucht es hier dringend neue Ansätze. Hier setzt das EU-Projekt Nano- Athero der MedUni Graz an. In diesem Projekt forschen 16 Partner aus zehn Ländern bei einem Projektvolumen von insgesamt 12,8 Millionen Euro an Lösungen dieser Probleme. Obwohl die Nanopartikel-basierte Therapie in der Krebsforschung immer häufiger zum Einsatz kommt, wurde bisher kein einziges derartiges System für die Diagnose oder Therapie von kardiovaskulären Krankheiten zugelassen. Das NanoAthero- Konsortium konzentriert sich daher auf die Entwicklung neuer Systeme, die die Vorteile bestimmter Nanopartikel auch für die Diagnostik und Therapie kardiovaskulärer Erkrankungen nutzbar machen.
Nanopartikel sind bezüglich ihrer Dimension (10-100 Nanometer) in der Welt zwischen Molekülen und Viren angesiedelt. Dies verleiht ihnen bestimmte Eigenschaften, die für den Transport von Medikamenten oder Kontrastmitteln zu Krankheitsherden nützlich sind. Die Nanopartikel akkumulieren besonders gut und werden auch schon passiv über den EPR (Enhanced Permeabilisation and Retention) Effekt in krankhaft veränderten Geweben angereichert. Die entzündlich bedingte Gefäßneubildung begünstigt diese Anreicherung. Werden an diese Nanopartikel zusätzlich Zielmoleküle („Targeting-Proteine“) „angebaut“, entstehen exzellente und hochspezifische Transportvehikel die speziell für das biologische Szenario vulnerabler Plaques „kalibriert“ werden können.
Das NanoAthero Konsortium arbeitet neben Kontrastmitteltransport zur Früherkennung gefährlicher Plaques auch daran, therapeutische Wirkstoffe, wie Thrombolytika, besser wirksam und verträglich zu machen. Im Fokus steht vor allem das Entzündungs- und Blutgerinnungssystem. Vulnerable Plaques werden solcherart für Kernspintomografie oder Ultraschall frühzeitig erkennbar. Die Freisetzungskinetik von Thrombolytika kann vor allem im Schlaganfallgebiet verbessert werden. Weiters werden durch die Bindung dieser Medikamente an Nanopartikel auch toxische Nebenwirkungen für das noch gesunde umliegende Hirngewebe vermindert.