Grundlagen für neue Therapie-/Diagnoseverfahren

Mit dem von der COMMERZBANK AG geförderten Innovationspreis des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Vereins zur Förderung des IPF wird in diesem Jahr Herr Dr. Dietmar Appelhans ausgezeichnet.

Er erhält die Auszeichnung für seine Arbeiten zur Synthese und Modifizierung von dendritischen Glycopolymeren als vielseitige Materialien für bio-medizinische, analytische und materialwissenschaftliche Anwendungen.

Die Betrachtung eines Baumes (griechisch: déndron) hilft zu verstehen, mit welchen Molekülen sich Herr Dr. Appelhans beschäftigt: Polymere mit unterschiedlich hohen Verzweigungsgraden. Aufgrund ihrer komplexen Molekülstruktur bieten dendritische, also verzweigte Polymere weit gefächerte Möglichkeiten zur Einstellung spezieller Eigenschaften und Funktionalitäten, die sie als neue Funktionspolymere in Hightech-Bereichen bereits seit längerem in das Blickfeld der Forschung gerückt haben.

Werden weitere Funktionseinheiten (z.B. fluoreszierende Einheiten, Wirkstoffe und Erkennungsmoleküle zur besseren Aufnahme in Zellen) in ihre Struktur eingebaut, öffnen sich Chancen für Anwendungen im biomedizinischen Bereich. Ein Beispiel ist hier die Entwicklung neuer Therapieverfahren zur lokalen Freisetzung von Wirkstoffen unter Verwendung visualisierender Verfahren.

In den Arbeiten von Herrn Dr. Appelhans ging es zunächst um möglichst einfache und gut reproduzierbare Synthesewege dendritischer Polymere mit Zuckereinheiten, auch bezeichnet als dendritische Glycopolymere. Ausgangs- und Zielpunkt bei der Herstellung dendritischer Glycopolymere waren für Herrn Dr. Appelhans jedoch stets Überlegungen zu konkreten Einsatzgebieten.

An der Schnittstelle zu medizinischen Anwendungen erfordert dies auch vom Chemiker und Materialforscher ein hohes Maß an Kenntnissen über physiologische Zusammenhänge und Wirkungsweisen in der Entstehung und Bekämpfung von Krankheiten. Im Ergebnis der Arbeiten wurden bioverträgliche Materialien für Zell- und Tierversuche entwickelt, und in Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen aus der Medizin, Biologie und Pharmazie konnten verschiedene Einsatzmöglichkeiten dendritischer Glycopolymere getestet werden. Deren Potential für konkrete Anwendungen wurde in zahlreichen Publikationen vorgestellt.

Angestrebtes Ziel ist, dass die neuen Materialien gleichzeitig als Trägermolekül für Wirkstoffe, Moleküle in Diagnoseverfahren oder selbst als Wirkstoff einsetzbar sind. Im komplexen Zusammenspiel aus synthetischen und biologischen Materialien sind erstmalig tiefer gehende Erkenntnisse zum Einsatz von dendritischen Glycopolymeren bei der Behandlung neurodegenerativer Krankheiten (z.B. Alzheimer und Parkinson) erlangt worden. In noch der Grundlagenforschung zuzuordnenden Untersuchungen geht es darum, aggregierte Peptide und Proteine, die als Plaquematerialien im Gehirn auftreten können und z.B. für Alzheimer- und Demenzerkrankungen mit verantwortlich sind, unter Zuhilfenahme von Agenzien aufzulösen und in nicht-toxische Hybridmaterialien zu überführen.

Bei der zukünftigen Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen wird es wünschenswert sein, Plaquematerial im Gehirn zu entfernen und gleichzeitig den Weg für eine neue Zellkommunikation zu ermöglichen. Herr Dr. Appelhans konnte gemeinsam mit seinen Kollegen in Experimenten die Bildung von nicht-toxischen Hybridmaterialien mit neutralen und geladenen dendritischen Glycopolymeren beim Abbau von Plaquematerialien nachweisen. Weiterhin ist es gelungen, den enzymatischen Abbau von aggregierten und/oder mutierten Prion-Proteinen mittels dendritischer Glycopolymere auszulösen, wodurch eine schnellere Bestimmung und Unterscheidung von Prion-Stämmen-infizierten Mäusehirnen in einem einfachen Diagnoseverfahren möglich wird.

Prionen gehören zu den Proteinen im menschlichen und tierischen Organismus, die krankmachende (pathogene) Strukturen entwickeln können und gelten daher als Auslöser für eine Reihe von Krankheiten (Creutzfeld-Jacob-Krankheit bei Menschen; BSE und Scrapie bei Tieren).

Zusammen mit dem erbrachten Nachweis, dass dendritische Glycopolymere die Blut-Hirn-Schranke, den natürlichen Filter zum Schutz des Gehirns, überwinden können, sind die erzielten Ergebnisse Grundlage für weitere viel versprechende Untersuchungen auf dem Weg zu zukünftigen neuen Therapieverfahren für neurodegenerative Erkrankungen unter Einsatz von dendritischen Glycopolymeren.

Fachlicher Direktkontakt:
Dr. Dietmar Appelhans
0351 4658-353
applhans@ipfdd.de