Uni Journal Jena Januar 2015

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Forschung
Bunte Nanoguides zur Leber
Forscherteam stellt hochspezifische Nanopartikel her
Gehen wie ein Dinosaurier
Bewegungswissenschaftler und Zoologen ergründen den Gang von Vögeln
Dinosaurier taten es. Menschen und
Affen tun es. Und Vögel tun es auch –
sie laufen auf zwei Beinen. Auch wenn
der Mensch als „Zweibeiner“ eine Son-
derstellung unter den Säugetieren ein-
nimmt, ist der aufrechte Gang keines-
wegs nur ihm vorbehalten. „Auch Vögel
bewegen sich auf zwei Beinen fort, al-
lerdings nutzen sie dafür eine ganz an-
dere Technik als wir Menschen“, sagt Dr.
Emanuel Andrada. Während der Mensch
beim Gehen den Oberkörper senkrecht
hält und den Körperschwerpunkt so di-
rekt über den Beinen positioniert, ist der
Körper der Vögel waagerecht nach vorn
ausgerichtet, was auf den ersten Blick
höchst unvorteilhaft erscheint. Gemein-
sam mit Kollegen hat der Bewegungs-
wissenschaftler daher untersucht, wie
sich diese Körperorientierung der Vögel
beim Laufen auf die Funktionsweise ih-
rer Beine und die Stabilität beim Gehen
auswirkt. Die erste detaillierte Analyse
dieser Art hat das Team in den „Procee-
dings of the Royal Society B“ veröffent-
licht (DOI: 10.1098/rspb.2014.1405).
Dazu haben die Forscher Wachteln in
einer Hochgeschwindigkeitsröntgenan-
lage laufen lassen. Während die Anlage
die Bewegung der Tiere minutiös auf-
zeichnete, haben die Forscher zeitgleich
die Kräfte gemessen, die bei der Fort-
bewegung an ihren Beinen wirken. Aus
diesen Daten konnte das Forscherteam
schließlich ein Computermodell des Be-
wegungsablaufs erstellen, mit dem sich
Stabilität und Energiebilanz bei unter-
schiedlichen Gangarten simulieren und
analysieren lassen.
Wie sich zeigte, nutzen die Vögel zur
schnellen Fortbewegung vorwiegend
das sogenannte „grounded running“, ei-
nen Laufstil, bei dem immer mindestens
ein Bein Bodenkontakt hält. Das sei für
dieTiere extrem energieaufwendig, auch
weil – bedingt durch die waagerechte
Körperhaltung – der Körperschwerpunkt
der Vögel beim Gehen deutlich vor den
Beinen liegt.
Beine wirken wie Stoßdämpfer
Doch, so haben die Forscher anhand
ihres Computermodells herausgefun-
den, dieser Kraftakt lohnt sich: Anders
als die Beine des Menschen, die wie
zwei Sprungfedern Energie aufnehmen
und direkt für die Vorwärtsbewegung
nutzen, wirken die Beine der Vögel eher
wie Stoßdämpfer: Den Beinen wird ei-
nerseits Energie entzogen und anderer-
seits zusätzliche Energie in ein Drehmo-
ment im Hüftgelenk investiert, das den
Körper stabilisiert.
Nun wollen die Forscher das Compu-
termodell auch am Gang anderer Vögel
testen und damit sogar die Fortbewe-
gung von Dinosauriern analysieren –
den direkten Vorfahren der heutigen
Vögel. US
Sie sind ein Hoffnungsträger für ziel-
gerichtete Therapieansätze: Die „small
interfering RNA-Moleküle“, kurz siRNA.
Diese können Gene stumm schalten,
indem sie verhindern, dass die darauf
codierten Proteine produziert werden.
Dazu muss das genetische Material aber
exakt in die Zielzellen gebracht werden,
wo es wirken soll. Medizinern und Che-
mikern aus Jena, München und den USA
ist es jetzt gelungen, Nanotransporter
für das genetische Material herzustel-
len, die ihren Weg zielgerichtet und ef-
fizient zu einem ausgewählten Zelltyp
finden und dort denWirkstoff freisetzen.
Das berichten sie im Fachjournal „Na-
ture Communications“ (DOI: 10.1038/
ncomms6565).
Die auf Polymeren basierenden Par-
tikel sind mit Fluoreszenzfarbstoffen
markiert und mit siRNA beladen. Die
Farbstoffe wirken für die Partikel wie
Adressaufkleber und Trackingnummer
in einem. „In Abhängigkeit von der che-
mischen Struktur der Farbstoffe wurden
die Partikel entweder über das Nie­
rengewebe oder über Zellen der Leber
aus dem Blut gefiltert. Gleichzeitig ließ
sich dieser Weg anhand der Farbstoffe
leicht nachverfolgen“, beschreibt Inten-
sivmediziner Prof. Dr. Michael Bauer die
Funktionsweise. Seine Arbeitsgruppe
konnte zudem zeigen, dass der Farb-
stoff spezifisch von einem Zelltranspor-
ter der Leberepithelzellen aufgenom-
men und in die Zellen geschleust wird.
Entworfen und hergestellt wurden die
spezifischen Farbnanocontainer in den
Laboren des Jena Center for Soft Matter
(JCSM). Dieses Prinzip könne als eine
Art „Werkzeugkasten“ für eine Vielzahl
von unterschiedlichen siRNA-Nanotrans-
portern angesehen werden, ist sich der
Sprecher des Zentrums, Prof. Dr. Ulrich
S. Schubert, sicher. vdG
Laufenvordem
Röntgenschirm:Wäh-
renddieSchritteder
Wachtelgefilmtwer-
den,zeichnenzwei
Messplattenunterih-
renFüßendieKräfte
beimLaufenauf.
Foto:Kasper
[alsoavailablein
Kontakt:
Dr.EmanuelAndrada,Tel.:03641/949174
Kontakt:
Prof.Dr.Michael
Bauer
Tel.:03641/9323111
Prof.Dr.UlrichS.
Schubert
Tel.:03641/948200
.
[alsoavailablein
NanopartikelmitWirkstoffbeladungim
Inneren(lila)undFarbmarkierungenaufder
Partikeloberfläche(blauePunkte).
Abbildung:JCSM/SmartDyeLiveryGmbH