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Polyferrocene setzen Radikale in Tumoren frei | Polyferrocen-PEG-Copolymere töten Tumorzellen von Mäusen. Das Copolymer bildet in wässrigem Mileu Nanopartikel: Innen ist hydrophobes Polyferrocen, außen hydrophiles Polyethylenglykol (PEG). Im sauren Milieu des Tumors zerfallen die Polymere, und reagieren dabei mit dem Radikalfänger und Antioxidans Glutathion. Das Fe2+ des Aminoferrocenkomplexes bildet mit H2O2 in der Zelle HO-Radikale und Fe3+. Glutathion reduziert Fe3+ zu Fe2+ und schließt so den Kreislauf. Schließlich ist das Glutathion verbraucht, die Hydroxylradikalkonzentration steigt schlagartig an und tötet die Zelle.Angew. Chem. Int. Ed., doi: <accessionid ref="info:doi/10.1002/anie.202303829">10.1002/anie.202303829</accessionid>Antikörper gegen Polyethylenglykol | Mindestens 83 Prozent der Deutschen haben Antikörper gegen Polyethylenglykol (PEG) im Blut. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie von Forscher:innen des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Mainz. PEG-Nanopartikel umschließen Medikamente und schleusen sie vor dem Immunsystem getarnt zur Zelle – eigentlich. Der Mensch bildet jedoch Antikörper gegen PEG. Diese hebeln den Versteckmechanismus aus und entfernen die Nanoträger aus dem Organismus. Außer in Medikamenten steckt PEG in Cremes, Parfum und Lippenstift. Je älter die Patienten, desto weniger PEG-Antikörper haben sie der Studie nach im Blut.Nanoscale Horiz., doi: <accessionid ref="info:doi/10.1039/D3NH00198A">10.1039/D3NH00198A</accessionid>Fotoschalter verformt lebende Zellen | Rote Blutkörperchen ändern ihre Form von scheibenförmig zu stachelig, wenn Azobenzol in ihre Zellmembran eingebracht wird. Damit das hydrophobe Azobenzol lipidähnlich wird, hängt eine hydrophile Seitenkette daran.UV-Licht macht die Erythrozyten wieder scheibenförmig, da das Azobenzol isomerisiert und anschließend aus der Zellmembran diffundiert. Rückreaktion durch sichtbares Licht erzeugt wieder die Stechapfelform.Nat. Commun., doi: <accessionid ref="info:doi/10.1038/s41467-023-39032-0">10.1038/s41467-023-39032-0</accessionid>Luca Blicker

Kurz notiert

Moleküle in Blut und Zellen

Polyferrocene setzen Radikale in Tumoren frei | Polyferrocen-PEG-Copolymere töten Tumorzellen von Mäusen. Das Copolymer bildet in wässrigem Mileu Nanopartikel: Innen ist hydrophobes Polyferrocen, außen hydrophiles Polyethylenglykol (PEG). Im sauren Milieu des Tumors zerfallen die Polymere, und re...

Blickpunkt Biowissenschaften

Gegen die Kinderlähmung gibt es zwei Arten von Impfstoffen. Beide haben Nachteile, welche die geplante Ausrottung der Krankheit verzögert haben. Ein neuer Impfstoff soll nun einen Ausweg bieten.Der letzte registrierte natürliche Pockenfall trat im Oktober 1977 in Somalia auf. Im Dezember 1979 erklärte eine Expertenkommission die Krankheit für ausgestorben. Es war das erste und bleibt bis heute das einzige Mal, dass es gelang, eine für Menschen gefährliche Krankheit auszulöschen.Aufbauend auf diesem sensationellen Erfolg beschloss die Weltgesundheitsorganisation im Jahr 1988, die Kinderlähmung (Poliomyelitis) ebenfalls auszurotten. Das damals in 125 Ländern zirkulierende Poliovirus löste in jenem Jahr bei geschätzt 350 000 Kindern Lähmungserscheinungen aus. Die daraufhin gegründete Global Polio Eradication Initiative visierte das Jahr 2000 als Zieldatum an.Obwohl die Ausbreitung der Krankheit sich bis dahin zurückdrängen ließ, scheiterte die geplante Eliminierung. Nachdem später Indien und Afrika für poliofrei erklärt wurden, hieß es vor einigen Jahren: Bis Ende 2023 sollten die natürlichen Viruspopulationen, die noch in Afghanistan und Pakistan vorkommen, ausgelöscht sein. Angesichts der aktuellen Situation in Afghanistan dürfte das nicht gelingen. So gab es im Jahr 2021 sechs registrierte Fälle von natürlicher Erkrankung in diesen beiden Ländern, im Jahr 2023 bisher neun.Unterdessen wurde aus New York ein Polio-Fall gemeldet, und dort wie auch in London wurden Polioviren im Abwasser nachgewiesen. In diesen Städten waren abgeschwächte Lebendimpfstoffe wieder virulent geworden und konnten sich vorübergehend in der unvollständig <link href="#nadc20234134062-fig-0001">geimpften Bevölkerung etablieren. Was war schiefgelaufen?<figure xml:id="nadc20234134062-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/JxM5v2VARfOeq0n3AOZd"><figcaption><label>Abb.1: </label>Zuckersüße Polioimpfung Bild: Opidanus/Adobe Stock</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Aufruf zur Umkehr</h2>Im Februar 2023 riefen vier Mediziner dazu auf, die Strategie zur Ausrottung der Kinderlähmung grundlegend neu auszurichten.1) Unter ihnen war der Nobelpreisträger und Entdecker des Aids-Erregers HIV Robert Gallo von der University of Maryland. Die ursprüngliche Strategie habe sich zu stark an die Ausrottung der Pocken angelehnt. Dabei wurden wichtige Unterschiede nicht berücksichtigt, was sich im heutigen Kontext der wachsenden Mobilität und einer Welle der Impfverweigerung rächt.Im Gegensatz zu den Pocken bleiben bei der <link href="#nadc20234134062-fig-0002">Kinderlähmung bis zu 75 Prozent der Infektionen folgenlos für die Betroffenen. Die weniger Glücklichen leiden zunächst unter Magen-Darm-Beschwerden, auf die ein bis drei Wochen später Muskelschwächung und bei 0,5 Prozent der Infizierten Lähmungserscheinungen folgen. Bei dieser letztgenannten Gruppe besteht ein Risiko zwischen 5 und 15 Prozent, dass sie an der Lähmung der Atemmuskeln sterben.<figure xml:id="nadc20234134062-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/sWSCWf8oSaWGUoy7YuxN"><figcaption><label>Abb.2: </label>Werbung für die Polioimpfung auf Briefen der 1970er Jahre. Quelle: Spatzenballet/Adobe Stock</figcaption></figure></figure>Asymptomatisch infizierte Menschen scheiden das Virus oft wochenlang aus. Selbst mit den typischen Symptomen werden manche Fälle nicht sofort richtig diagnostiziert, da die Krankheit inzwischen so selten ist, dass Mediziner:innen nicht damit vertraut sind. Das Virus kann sich deshalb ausbreiten, ohne aufzufallen. Das führt zu Problemen, wenn Reisende solche stillen Infektionen einschleppen und diese auf eine nicht vollständig geimpfte Bevölkerung treffen.Die Impfungen selbst bereiten allerdings ihre eigenen Probleme. Der durch Injektion verabreichte Totimpfstoff schützt die geimpften Kinder vor den Krankheitserscheinungen, verhindert aber nicht, dass sie den Erreger weitergeben. Die Schluckimpfung hingegen verwendet eine geschwächte Virusmutante, welche nicht nur vor Symptomen schützt, sondern auch die Ausbreitung blockiert. Der Haken hierbei ist: Das darin enthaltene geschwächte Virus kann unter Umständen zurückmutieren. In seltenen Fällen, nämlich bei zirka einem von zwei Millionen geimpften Kindern, kann es daher zu Krankheitssymptomen kommen.Aufgrund der dreimal häufigeren asymptomatischen Fälle kann sich die entfesselte Mutante auch unbemerkt ausbreiten. Dies würde nicht passieren, wenn 100 Prozent der Bevölkerung per Schluckimpfung geschützt wären. Aber wenn das Virus ungeimpfte oder nur mit dem Totimpfstoff geimpfte Personen trifft, können diese es weitergeben. Dies erklärt die Polioviren im Abwasser mehrerer Großstädte wie London und New York. Und in afrikanischen Ländern gab es im Jahr 2023 bisher zirka 300 Fälle von Impfstoff-abgeleiteten Infektionen.<h2 type="main">Wildtypen</h2>Um die Mutanten, die sich durch die Impfstoffe entwickelt haben, von den natürlichen Viren zu unterscheiden, werden diese als Wildtyp bezeichnet. In Afghanistan und Pakistan kommt Wildtyp 1 vor, der letzte – weil noch nicht ausgerottete – von drei Poliotypen, die bei der Impfung separat zu berücksichtigen sind.Aufgrund dieser Komplikationen fordern Gallo und Kollegen die beteiligten Organisationen und Gesundheitsbehörden auf, nicht zu früh zu entwarnen. Denn setzt sich der Eindruck durch, dass eine Krankheit so gut wie verschwunden ist, sinkt die Bereitschaft, sich impfen zu lassen. Das führt im Moment unter anderem bei Masern zu Problemen und kann sich auch im Zusammenhang mit Covid rächen. Geht die Bereitschaft, Kinder gegen Polio impfen zu lassen, weiter zurück, könnten die zurückmutierten Viren aus Lebendimpfstoffen eines Tages wieder Epidemien auslösen.Die gegenwärtigen Pläne der Weltgesundheitsorganisation sehen vor, den Lebendimpfstoff drei Jahre nach der Ausrottung der Krankheit aufzugeben und den injizierten Impfstoff zehn Jahre später. Dieser Plan, schreiben Gallo und Kollegen, setze ein falsches Signal für die Impfstoffhersteller, indem er den Eindruck vermittelt, es lohne sich nicht mehr, in dieses Gebiet zu investieren. Im Gegenteil, so die Autoren. Um aus dem Teufelskreis aus unvollständigem Schutz und gefährlichen Mutanten auszubrechen, müssen neue Impfstoffe her.<h2 type="main">Neue Impfstoffe</h2>Wie solche neuen Impfstoffe aussehen könnten, haben die Arbeitsgruppen von Raul Andino an der University of California in San Francisco und Andrew Macadam am britischen National Institute of Biological Standards gezeigt. Beide präsentierten im Jahr 2020 einen neuartigen Impfstoff gegen Polio. Er basiert auf dem Lebendimpfstoff, hat aber zusätzliche Veränderungen, die eine Rückmutation zu gefährlichen Formen unmöglich machen soll.2)Andinos Gruppe hatte zuvor nachgewiesen, dass das Virus in allen bekannten Fällen auf demselben Weg seine Pathogenität zurückerlangt hatte. Diesen Weg blockierten die Arbeitsgruppen, indem sie die drei Abschnitte des Virusgenoms mit jeweils mehreren Manipulationen gegen Rückmutation stabilisierten, die für die Rückgewinnung der Aktivität relevant sind.Dieser neuartige orale Impfstoff gegen den Poliostamm 2 (nOPV2) erhielt im Jahr 2020 eine Notfallzulassung von der Weltgesundheitsorganisation für den Einsatz gegen akute Ausbrüche der Krankheit. Seitdem wurden 600 Millionen Dosen an mindestens 28 Länder ausgeliefert. In zehn Fällen ließen sich damit Ausbrüche beenden, die sich von Impfstoff-Mutanten abgeleitet hatten.Auf der Grundlage dieses Erfolgs haben Andinos und Macadams Gruppen jetzt auch die auf ähnliche Weise gegen Mutation geschützten Impfstoffe gegen Polioviren der Typen 1 und 3 entwickelt und in Tierversuchen getestet.3) Klinische Studien laufen.Die Hoffnung ist, dass ein Kombinationspräparat der neuartigen Impfstoffe Kinder künftig vor allen Arten der Kinderlähmung schützen wird. Dieser Schutz wird noch über viele Jahre notwendig sein, bevor man sicher sein kann, dass die Gefahr verschwunden ist.Da das Poliovirus sich unter anderem über Abwasser ausbreitet, wäre sein langfristiges Überleben in freier Natur, etwa auch in Permafrostböden, denkbar, aus denen es mit der Klimaerwärmung wiederauferstehen könnte. Auch diese Art von Gefahren wäre zu prüfen, bevor man auch nur in Erwägung ziehen sollte, den Impfschutz aufzugeben.<h2 type="main">Der Autor</h2>Der promovierte Chemiker Michael Groß ist freier Wissenschaftsjournalist im englischen Oxford. Er hat die Polio-Schluckimpfungskampagne Anfang der 1970er Jahre in Deutschland noch mitgemacht (Bild unten).<a href="https://www.michaelgross.co.uk" target="_blank">www.michaelgross.co.uk</a><h2 type="main">AUF EINEN BLICK</h2>Gegen Polio wird derzeit mit Totimpfstoffen oder geschwächten Virusmutanten geimpft.Der Totimpfstoff verhindert nicht, dass Infizierte den Erreger weitergeben.Die in der Schluckimpfung enthaltenen geschwächten Viren können zurückmutieren und sich ausbreiten.Derzeit läuft eine klinische Studie mit einem neuen Impfstoffkandidaten.<ul class="references" xml:id="nadc20234134062-bibl-0001" style="numbered" cited="no"><li xml:id="nadc20234134062-bib-0001">1 K. Chumakov, C. Brechot, R.C. Gallo, S. Plotkin, N. Engl, J. Med. 2023, 388, 577–579</li><li xml:id="nadc20234134062-bib-0002">2 M. T. Yeh, E. Bujaki, P. T. Dolan et al., Cell Host Microbe 2020, 27, 736–751</li><li xml:id="nadc20234134062-bib-0003">3 M. T. Yeh, M. Smith, S. Carlyle et al., Nature 2023, 619, 135–142</li></ul>

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