Was im Normalfall der beste Schutz der Zelle ist, steht einer Gentherapie zunächst im Wege: Stabile Membranhüllen sorgen dafür, dass Gene oder Medikamente nicht so leicht von außen ins Zellinnere gelangen. Bisherige Methoden, diese Barriere zu durchdringen, ohne Schaden anzurichten, waren umständlich und teils wenig effektiv. Mark R. Prausnitz und Kollegen am Georgia Institute of Technology in Atlanta (Georgia) ist es nun gelungen, mit Hilfe von reaktivem Kohlenstoff kurzlebige Löcher in die Membranen lebender Zellen zu reißen und so DNA-Schnipseln und anderen Molekülen schnell und einfach Zugang zu verschaffen.
Erfolgreicher Gentransfer | Prostatakarzinomzellen nach der Laser- Kohlenstoffbehandlung. Die Zellen haben ein grün fluoreszierendes Protein (Calcein) aufgenommen. Nur wenige Zellen sind abgestorben (rot markiert).
In Zellkulturversuchen bestrahlten die Forscher winzige, nur wenige Nanometer große Kohlenstoffpartikel samt den einzuschleusenden Molekülen mit einem Femtosekundenlaser, der bis zu 90 Millionen extrem kurze Lichtblitze pro Sekunde aussandte. Die Partikel absorbieren dabei die Laserenergie und erhitzen sich, während die umgebende Flüssigkeit verdampft. Wasserdampf und Kohlenstoffatome reagieren miteinander und bilden wachsende Blasen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Diese kollabieren beim Abstellen des Lasers und erzeugen durch Kavitation Stoßwellen, die Löcher in die Zellmembran reißen.
Bevor sich diese Löcher schließen, sind sie offenbar ideale Eintrittspforten für Moleküle: Die Forscher konnten mit dem Verfahren bereits Proteine und kurze, ringförmige DNA-Stücke – so genannte Plasmide – in Zellen einschleusen. In mehr als 90 Prozent der Fälle waren die Fremdsubstanzen dort anschließend nachweisbar und entfalteten die gewünschte Aktivität. Nur knapp zehn Prozent der Zellen überstanden die doch etwas rüde Prozedur nicht.
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