Forscher der Universität von Kyoto haben künstliche Zuckermoleküle entwickelt, die in einer wässrigen Lösung an DNA-Moleküle ankoppeln und diese in eine kompakte, kugelförmige Struktur verwandeln können. Die so mit einem Zuckerüberzug versehene DNA kann dann relativ einfach in funktionsfähige Zellen injiziert werden. Die Forscher hoffen, dass ihre Methode einst in der Gentherapie eingesetzt werden kann. Darüber berichtet das Magazin Journal of the American Chemical Society.
Die von der Gruppe um Yasuhiro Aoyama entwickelten Zuckermoleküle bestehen aus organischen Molekülkomplexen und zwei ineinander verwobenen Hexose-Zuckern. Die Untereinheiten des künstlichen Moleküls ordnen sich dabei in einer kegelförmigen Struktur an, deren Spitze Wassermoleküle anzieht, während die Basis des Kegels diese abstößt.
Wenn die Moleküle daher in eine wässrige Lösung gegeben werden, so ordnen sie sich in kleinen, als Micellen bezeichneten Kugeln mit einem Durchmesser von nur vier Nanometern an. Die Spitzen der Kegel weisen dabei nach außen, so dass die wasserabstoßenden Teile im Innern der Kugel von den Wassermolekülen abgeschirmt sind. Dieser als Selbstorganisation bezeichnete Anordnungsvorgang läuft spontan ab, da er die Energie der Moleküle minimiert.
Aoyma fand nun heraus, dass derartige Moleküle an ringförmige, als Plasmide bezeichnete DNA-Moleküle andocken können. In seinem Experiment konnten relativ lange, aus mehr als 7000 Basenpaaren bestehende Plasmide so von mehreren Zuckermolekülen umringt werden. Dadurch kollabierte die Plasmidstruktur zu einer nur 50 Nanometer kleinen Kugel, die von einer Zuckerhülle überzogen war. Die so eingeschlossene DNA ließ sich dann relativ einfach in Zellen injizieren.
Die mit einer Zuckerhülle versehenen DNA-Kugeln gleichen in gewisser Weise sogenannten Glycoviren, die in der Gen-Therapie als Transportvehikel für DNA eingesetzt werden. Dazu werden in der Regel als Vektoren bezeichnete Viren benutzt, die wie die Zuckermoleküle in dem Experiment der japanischen Gruppe einen Plasmidring umringen und diesen so in eine kompakte Struktur überführen können. Die Forscher glauben daher, dass ihre Methode einst als Alternative zu Viren in der Gentherapie eingesetzt werden kann.
Stefan Maier
