Die Zukunft der Medizin

Was sich Experten von der Nanomedizin erhoffen, zeigen wir am besten am Beispiel der Krebsmedizin:  Bei Krebserkrankungen teilen sich Zellen im Körper völlig unkontrolliert. Obwohl die Krebsmedizin in den vergangenen Jahrzehnten enorme Fortschritte erzielt hat, erfolgen Therapien noch immer nach dem Giesskannen-Prinzip: Viele Chemo- und Strahlentherapien greifen grundsätzlich alle sich teilenden Zellen im Körper an. Leider aber auch gesunde Körperzellen, zum Beispiel Zellen der Haarwurzel oder Zellen des blutbildenden Systems. Die Folge sind zum Teil schwere Nebenwirkungen, wie eine geschwächte Immunabwehr, Haarausfall usw. Die Patienten nehmen dies in Kauf, wenn es sich um eine lebensbedrohliche Erkrankung handelt.

Mit Nanomedizin könnte es vielleicht gelingen, dass Krebsmedikamente in Zukunft nicht mehr gemäss «Giesskanne» im Körper verteilt werden, sondern dass die Medikamente gezielt dorthin gelangen, wo sie wirken müssen, nämlich in die kranken Zellen. So sollten sich die Nebenwirkungen verringern lassen: Einerseits, weil gesunde Zellen verschont bleiben, andererseits weil aufgrund der selektiven Medikamentenwirkung insgesamt die Dosis reduziert werden könnte, was wiederum auch die Kosten verringern könnte.

Wie aber wollen Forscher erreichen, dass ein Wirkstoff nur noch in kranke Zellen gelangt? Die Antwort auf diese Frage sind zum Beispiel Nanofähren. Als Nanofähren kann man sich z.B. kleine Bläschen, Fettkügelchen, vorstellen (Liposomen im Nanometerbereich), in die der Wirkstoff verpackt ist. Die Fähre wird mit einer «Zustelladresse» versehen, denn Krebszellen unterscheiden sich von gesunden Zellen: Auf ihrer Oberfläche gibt es spezielle «Antennen». So präsentieren gewisse Krebszellen zum Beispiel Folsäure-«Antennen» auf ihrer Oberfläche, weil sie viel von diesem Vitamin benötigen, um rasch wachsen zu können. Die Nanofähren werden daher so präpariert, dass sie an diese - und nur an diese - Folsäure-«Antennen» andocken können, indem die Nanobläschen mit Folsäure-Molekülen bestückt werden. Auch Antikörper können diese Aufgaben übernehmen. Nach dem Andocken wird der Wirkstoff in die Krebszelle eingeschleust und tötet diese ab (siehe Grafik 1).

Was ist Nanomedizin?

Das obige Beispiel zeigt: Nanomedizin ist grob vereinfacht die medizinische Anwendung von Technologien im Nanobereich. Klar ist, dass die Nanomedizin noch am Anfang steht, noch gibt es erst wenige zugelassene Therapien, die auf Nanomedizin basieren. Manche Visionen können vielleicht in zehn Jahren Realität werden, manche nie. Klar ist aber auch, dass die Nanomedizin für die Zukunft unzählige, interessante Horizonte eröffnet und sehr vielfältig anwendbar ist. Denn viele Krankheitsprozesse im menschlichen Körper spielen sich im Nanobereich ab. Die Bausteine des Lebens - Proteine, Enzyme, die Elemente der DNA und andere wichtige Moleküle - sie alle haben Grössenordnungen im Nanometerbereich.

Das Problem ist, dass heute viele Werkzeuge der Medizin wie etwa Skalpell, Strahlentherapie oder Herzkatheter nicht in den Nanometerbereich vordringen können. Wirkstoffe können dies zwar, aber bei ihnen stellt sich oft das oben erwähnte Problem: Sie wirken zu wenig spezifisch. So wie die Entwicklung von immer besseren Mikroskopen die Medizin im 19. und 20. Jahrhundert revolutioniert hat, zum Beispiel, indem sie die Beobachtung von Bakterien ermöglichten, so sollen die neuen Werkzeuge der Nanomedizin die Medizin des 21. Jahrhunderts vorantreiben. Im Folgenden werden einige Werkzeuge und Anwendungen der Nanomediziner vorgestellt:

Mikroskop: Blick in die kleinsten Welten

Um einen Blick in die Nanowelt zu werfen, braucht es spezielle Mikroskope, zum Beispiel Elektronen- oder Rasterkraftmikroskope. Ein Lichtmikroskop kann im besten Fall eine Auflösung von 0,2 Mikrometer erreichen. Elektronenmikroskope können hingegen viel kleinere Gegenstände abbilden, weil sie mit einem Elektronenstrahl arbeiten und Elektronen eine kleinere Wellenlänge haben als Licht. Noch winzigere Gegenstände kann das Rasterkraftmikroskop abbilden: Eine winzige Nadelspitze, die an einem Arm befestigt ist, «rastert» dabei über die zu untersuchende Oberfläche und erstellt so ein Relief. Mit einem Rasterkraftmikroskop können einzelne Atome sichtbar gemacht - und sogar hin- und hergeschoben werden. Ursprünglich wurden diese Mikroskope vor allem von Physikern verwendet, aber mittlerweile interessieren sich auch immer mehr Mediziner für die Wundergeräte.

Chips und Nano-Nasen: genauere, schnellere und günstigere Diagnostik

Insbesondere in der Diagnostik werden von der Nanomedizin grosse Fortschritte erwartet. Zum Beispiel in Form neuartiger Diagnose-Geräte: Nur ein Tröpfchen Blut genügt (kein Röhrchen mehr) und innerhalb von Minuten kann der Arzt mit Hilfe eines Chips feststellen, ob der Patient an einem Herzinfarkt leidet, einer Infektion oder einer anderen schweren Erkrankung, zum Beispiel Krebs. Das ist die Vision, aber erste Geräte, die zumindest einen Teil dieser Vision abdecken, sind bereits in Entwicklung. Da die neuen Diagnostik-Geräte viel kleinere Mengen von den meist teuren Analyse-Reagenzien benötigen werden, wird ein Test insgesamt günstiger. Und aufgrund der Miniaturisierung passen die Geräte in eine Tasche und können somit nicht nur in einem Spital oder in einer Arztpraxis eingesetzt werden, sondern auch in abgelegenen Regionen dieser Erde. Denkbar ist ein Einsatz solcher Chips in der Malaria-Bekämpfung, um auch in ärmeren Ländern rasch und kostengünstig feststellen zu können, wer erkrankt ist und wer nicht.