Schnellere Heilung von geschädigten Nerven- und Muskelsträngen – das versprechen sich Forschende der Universität Bayreuth von speziell gesponnenen Fasern aus biotechnologisch hergestellter Spinnenseide. Spinnenseide ist ungiftig, im Körper gut verträglich und wird kaum durch Mikroben besiedelt. Zugleich ist das Material zäh, fest und biologisch abbaubar. Daher erprobt die Medizin es schon heute, um daraus ein Stützgerüst herzustellen, entlang dessen geschädigte Nervenzellen neu wachsen können. Bislang ist dieser Prozess jedoch sehr langwierig.

Aminosäuren ausgetauscht

Das Forschungsteam hat daher die Naturfaser in mehrfacher Hinsicht optimiert. Dazu haben die Fachleute einen Mikroorganismus so angepasst, dass er zwei besondere Spinnenseideproteine erzeugt. Beim ersten Protein ist eine Aminosäure gegenüber dem natürlichen Protein verändert, wodurch sich die elektrische Ladung des Proteins umkehrt. „Die Materialoberfläche wird dadurch attraktiver für Zellen,“ erklärt Thomas Scheibel von der Universität Bayreuth.

Auch im zweiten Protein tauschten die Forschenden eine Aminosäure aus, in diesem Fall gegen die Aminosäure Cystein. Cysteine sind Voraussetzung für eine bestimmte chemische Methode, mittels derer ein Molekül recht einfach durch eine chemische Reaktion funktionalisiert werden kann. Fachleute sprechen daher von „Klickchemie“, weil die gewünschte Veränderung sich fast per „Klick“ anbringen lässt.

Muskeln anregen und Nerven wachsen lassen

Diese beiden Typen von biotechnologisch hergestellten Spinnenseideproteinen haben die Forschenden schließlich in einem speziellen Verfahren zu einer Faser versponnen, die auf der einen Seite leicht an Zellen andockt und auf der anderen Seite leicht mit bestimmten Molekülen belegt werden kann. In seiner Studie wählte das Team als Machbarkeitsbeweis Nanopartikel aus Gold, um die Fasern gut elektrisch leitfähig zu machen. „Muskeln lassen sich elektrisch anregen, das wäre auf einem solchen ‚Golddraht‘ aus Spinnenseidenfasern möglich“, begründet Scheibel. Der elektrische Reiz würde das Muskelwachstum stimulieren. Außerdem ließe sich ein solcher Erfolg gut nachweisen, weil der fließende Strom gemessen werden kann.

Mittelfristig sollen an den Spinnenseidefasern jedoch andere Verbindungen angeklickt werden, die wesentlich größeres Heilungspotenzial aufweisen. Denkbar wären beispielsweise Wachstumsfaktoren, sodass Nervenzellen die Spinnenseide nicht nur als Stützgerüst verwenden, sondern gezielter und schneller wachsen können. Details des neuen Herstellungsverfahrens hat das Bayreuther Team in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

bl