Mikrofluidik knackt Immunzellen

Ein US-Start-up hat eine neue Methode entwickelt, mit der sich Wirkstoffe direkt in Körperzellen ausliefern lassen sollen.

Verschiedene neue und potenziell revolutionäre Behandlungsformen für schwerwiegende Erkrankungen wie Krebs und HIV leiden an einem zentralen Problem: Es bleibt schwierig, die Wirkstoffe in die betroffenen Zellen zu bringen, da diese Fremdstoffe leicht abwehren können.

Ein sogenanntes Mikrofluidik-System, das von dem Start-up SQZ Biotech entwickelt wurde, soll Abhilfe schaffen: Die Technik bringt mikroskopisch kleine Moleküle vergleichsweise schnell und billig in Zellen, in dem deren Membran kurzfristig durchlässig gemacht wird.

Bislang ist das Verfahren zwar nur für die Forschung vorgesehen, doch könnte es in absehbarer Zeit helfen, neuen Therapien zum Erfolg zu verhelfen. Denkbar ist etwa eine Verwendung innerhalb der sogenannten Immunotherapie, bei der die menschlichen Abwehrzellen manipuliert werden, um gegen Krankheiten wie Krebs direkt vorzugehen. Hierzu müssen Proteine und genetisches Material direkt in die Immunzellen eingebracht werden. Das erfolgt zumeist durch eine Blutentnahme und die Bearbeitung der Zellen außerhalb des Körpers – anschließend werden sie wieder in den Körper injiziert.

SQZ zufolge könnte man mit dem Verfahren die Kosten der Immunotherapie deutlich senken und gleichzeitig deren Wirksamkeit erhöhen. Erst im November musste einer der Pioniere auf dem Forschungsgebiet, Dendreon, Insolvenz anmelden, technische Hilfen, die die hochpreisige Behandlung billiger machen, sind entsprechend begehrt.

"Das System von SQZ hat gezeigt, dass es viele Stoffe, darunter Proteine, kleine Moleküle und RNA, effizienter und mit geringerer Toxizität in die Immunzellen ausliefern kann als bestehende Verfahren", meint Robert Langer, Professor am MIT und Mitglied im Board of Directors der Firma.

Andere Optionen für die Immunotherapie nutzen elektrische Felder oder verwenden Viren, um genetisches Material in Zellen einzubringen, das dann wiederum die Produktion von Proteinen anregt, die das Immunsystem scharf schalten. Diese indirekten Verfahren sind aber noch langsam und ebenfalls teuer. Das neue Mikrofluidik-Gerät benötigt laut SQZ angeblich nur Sekunden und könnte direkt am Krankenbett eingesetzt werden.

Der Verarbeitungsprozess beginnt mit einer Blutentnahme und der Extraktion weißer Blutzellen, die dann in ein Reservoir gegeben werden – zusammen mit der in die Zellen einzubringenden Substanz. Eine Pumpe presst die Blutzellen dann durch 75 mikroskopische Kanäle. In der Mitte dieser Kanäle erreichen die Zellen eine Engstelle, die sie dann zusammendrückt und zwingt, sich zu drehen, was dann das Hereindrücken des Wirkstoffes erlaubt.

Das geht nur dann, wenn die Zellen schnell genug durch die Engstelle gepresst werden, damit die natürlichen Abwehrmechanismen nicht greifen, sagt Jonathan Gilbert, ein ehemaliger MIT-Forscher, der jetzt als Geschäftsentwicklungsleiter von SQZ arbeitet. Das macht die Zellmembranen kurzzeitig durchlässig, was es Proteinen und anderen Stoffen erlaubt, vorzustoßen.Die behandelten Zellen werden dann dem Patienten wieder injiziert – momentan ist das aber nur im Tierversuch getestet worden.

Die SQZ-Geräte werden aktuell von einigen Biologen untersucht, die Nutzung für experimentelle Behandlungsverfahren wird von der Firma derzeit vorbereitet. Ein Ansatz wäre, Krebs-relevante Proteine in Immunzellen einzuführen. Dies führt dann zu einer deutlich stärkeren Immunantwort, was Tumore schrumpfen lässt. (bsc)