Wolf im Schafspelz: Schimmelpilz mit Nanopartikelhülle

Sie sind winzig klein und in der Luft allgegenwärtig: Schimmelpilzsporen. Wenn Immungeschwächte sie einatmen, riskieren sie eine gefährliche Infektion. Dass auch Nanopartikel in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle spielen, hat jetzt eine Forschergruppe herausgefunden, an der auch die Universität Duisburg-Essen (UDE) maßgeblich beteiligt ist.

Die Molekularbiologin Prof. Shirley Knauer erläutert: „Wir haben entdeckt, dass ultrafeine Partikel die Oberfläche von Pilzsporen so ummanteln können, dass sie von der Immunabwehr übersehen werden. Dann steigt das Risiko für eine schwere Infektionskrankheit natürlich deutlich an.“ Die neuen Erkenntnisse zur Wechselwirkung von Nanopartikeln mit Pilzsporen sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” veröffentlicht.

Bereits bekannt war, dass ein gesundes Immunsystem im Grunde sehr gut mit Pilzsporen fertig wird. Die Eindringlinge werden unschädlich gemacht, bevor sie sich im Körper festsetzen können. Anders sieht es allerdings bei immungeschwächten Menschen aus – etwa Leukämie-, AIDS-Patienten oder Knochenmarkempfänger. Bei ihnen kann sich der Pilz ohne große Gegenwehr einnisten.

Sind die Pilzsporen darüber hinaus von Nanopartikeln eingehüllt, können sie noch schlechter vom Immunsystem erkannt werden und sich ungehindert in der Lunge ausbreiten. Diese invasive Aspergillose ist eine der häufigsten Todesursachen bei immunschwachen Kranken.

Ebenfalls gesundheitsschädlich ist das Inhalieren hochkonzentrierter feiner und ultrafeiner Partikel, weil auch diese eine chronische Lungenerkrankung auslösen können. Zu den ultrafeinen Partikeln gehören z.B. solche aus Verbrennungsprozessen, dem Feinstaub von Verkehrsabgasen und Bauarbeiten, Titandioxidteilchen aus dem UV-Schutz oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen.

Entscheidend für den Studienerfolg war die UDE-Expertise in unterschiedlichen hochauflösenden Mikroskopietechniken. „Deswegen ist es uns gelungen, Nanopartikel-bedeckte Pilzsporen auch im intakten Lungengewebe nachzuweisen“, erläutert Prof. Matthias Gunzer, Direktor des Instituts für Experimentelle Immunologie und Bildgebung.

Gleichzeitig belegt die Studie, wie wichtig es ist, die Nanotechnologie mit den Biowissenschaften zu verschalten, die in zwei UDE-Profilschwerpunkten erforscht werden. „Dann können die möglichen Gesundheitsrisiken besser identifiziert werden, die mit ultrafeinen Partikeln verbunden sind. Andererseits erlauben solche fachübergreifenden Studien auch neue Erkenntnisse, wie nanopartikel-basierte Antibiotika angewendet werden können“, erläutert Knauer.