Im Kampf gegen Krebs durch Nanopartikel

Im Kampf gegen Krebs durch Nanopartikel

Ein Wissenschaftlerteam der LMU hat Nanopartikel entwickelt, die Krebszellen gezielt abtöten können. Tumore können dadurch auf neue Weise behandelt werden.

Die bei der Krebs-Chemotherapie eingesetzten Medikamente verursachen oft schwerwiegende Nebenwirkungen, da sie für gesunde Zellen toxisch sind. Da Calciumphosphat und -citrat nicht toxisch sind, wenn sie nur in hohen Konzentrationen ins Zellinnere gelangen, wurden vielversprechende Alternativen in Betracht gezogen. Bisher ist es aufgrund der strengen Kontrollmechanismen der Zellen nicht möglich, diese Stoffe in Zellen einzuschleusen.

Nun haben Wissenschaftler des Fachbereichs Chemie der LMU unter der Leitung von Drs. Constantin von Schirnding, Hanna Engelke und Professor Thomas Bein haben neue amorphe Nanopartikel entwickelt, die genau die gesuchten Stoffe enthalten. Dadurch können die Partikel nun Hindernisse überwinden und Krebszellen effektiver abtöten.

Viele Zellsignalwege werden durch Calciumphosphat und -citrat reguliert.

Die zelluläre Aufnahme dieser Stoffe ist streng reguliert, um keine toxischen Konzentrationen zu verursachen. Von Schirnding erklärt, wie Wissenschaftler es geschafft haben, diese Kontrolle zu umgehen, indem sie Hochleistungs-Nanopartikel aus Calciumphosphat und Citrat hergestellt haben, die von einer dünnen Lipidschicht umgeben sind. Eine Reaktion der Zellwarnmechanismen beim Auftragen der Beschichtung ist nicht möglich. Dadurch wird beim Auflösen viel Calcium und Citrat freigesetzt.

Zelluläre Tests zeigten, dass die Partikel Krebszellen selektiv abtöten können; gesunde Zellen hingegen überleben, obwohl sie die Partikel auch aufnehmen. Natürlich können die Partikel im Umgang mit Krebszellen sehr giftig sein. Und je aggressiver der Tumor war, desto besser wirkten die Partikel, sagt Engelke.

Bei der Aufnahme durch Zellen werden die Nanopartikel von einer zusätzlichen Membran bedeckt. Wissenschaftler vermuten, dass es in Krebszellen einen noch unbekannten Mechanismus gibt, der die zusätzliche Membran durchstößt, damit Bestandteile der Partikel in das Zellinnere eindringen können. Bei gesunden Zellen hingegen bleibt die Membran intakt und die Nanosphären werden als Ganzes ausgeschieden.

„Durch die hochselektive Toxizität der Partikel konnten wir zwei verschiedene aggressive Pleura tumore bei Mäusen erfolgreich behandeln und ihre Größe nach nur zwei lokalen Anwendungen um 40 bis 70 Prozent reduzieren“, sagt Engelke. Pleura tumore sind häufig Lungentumor metastasen, die im sogenannten Pleuraraum zwischen Lunge und Brust vorkommen. Herkömmliche Chemotherapeutika haben hier keinen Zugang, da der Pleuraraum kein Blut erhält. „Unsere Partikel hingegen können direkt in den Pleuraraum gelangen“, sagt Bein. Im Verlauf von zwei Monaten gab es keine Anzeichen von schwerwiegenden Nebenwirkungen. Daher sind die Forscher überzeugt, dass die neuen Nanopartikel großes Potenzial für die Entwicklung neuer Therapien gegen Krebs haben.

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