Chemotherapie mit Nanopartikel-Generator: Neues Verfahren zerstört sogar Lungenmetastasen

Ein injizierbarer Träger aus biologisch abbaubarem Silikon transportiert ein Krebsmittel direkt in Tumore hinein und verstärkt so den Therapieerfolg beträchtlich
Aus den Poren des injizierbaren Nanopartikel-Generators (iNPG) werden polymerisierte Moleküle des Krebsmittels Doxorubicin freigesetzt.
Aus den Poren des injizierbaren Nanopartikel-Generators (iNPG) werden polymerisierte Moleküle des Krebsmittels Doxorubicin freigesetzt.
© Houston Methodist Research Institute
Houston (USA) - Die Wirksamkeit einer klassischen Chemotherapie bleibt meist begrenzt, weil das injizierte Krebsmittel nicht in optimaler Menge in die Tumorzellen eindringt. Jetzt haben amerikanische Mediziner mikroskopisch kleine, poröse Silikonscheiben eingesetzt, um das Krebsmittel Doxorubicin mit höherer Effizienz in Lungentumore zu transportieren. Erst am Zielort werden Nanopartikel aus Doxorubicin-Molekülen freigesetzt, die in die Krebszellen eindringen und sie zerstören. Im Tierversuch ist es gelungen, mit dem sogenannten injizierbaren Nanopartikel-Generator (iNPG) die Hälfte der behandelten Mäuse mit Lungenmetastasen zu heilen, berichten die Forscher im Fachblatt „Nature Biotechnology”. Ob sich ein solcher, nie zuvor erreichter Behandlungserfolg auch beim Menschen erzielen lässt, sollen klinische Studien im nächsten Jahr prüfen.

„Mit unserem injizierbaren Nanopartikel-Generator haben wir etwas erreicht, was mit Standard-Chemotherapien, Impfungen, Bestrahlung oder anderen Nanopartikeln bisher nicht gelungen ist“, sagt Mauro Ferrari vom Houston Methodist Research Institute. Sein Forscherteam entwickelte die neue Methode, um die Wirkung des Krebsmittels Doxorubicin zu steigern und dabei gleichzeitig die Schädigung von gesundem Gewebe zu verringern. Dazu sollten Nanopartikel, die aus einer inaktiven Form des Medikaments bestanden, in Tumore transportiert und erst nach dem Eindringen in Krebszellen aktiviert werden.

Als Transportvehikel dienten biologisch abbaubare poröse Silikonscheibchen mit einem Durchmesser von 2,5 Mikrometer. In die 40 bis 80 Nanometer großen Poren deponierten die Wissenschaftler Doxorubicin-Moleküle, die zuvor chemisch vernetzt worden waren. Bei neutralen pH-Werten außerhalb der Zellen lösen sich diese polymerisierten Moleküle aus dem Silikon und lagern sich spontan zu Nanopartikeln mit Durchmessern von 30 bis 80 Nanometern zusammen, die in Zellen eindringen können. Saure pH-Werte im Innern der Zelle lösen die Bindungen zwischen den Doxorubicin-Molekülen und erzeugen damit das aktive Krebsmittel. Dieses kann dann auch nicht mehr durch eine Abwehrreaktion aus der Zelle ausgeschleust werden, wie es bei einer normalen Chemotherapie zum Teil geschieht.

Zunächst bestätigten die Forscher den Wirkmechanismus ihres iNPG an Kulturen menschlicher Brustkrebszellen. Dann erprobten sie das Verfahren im Vergleich zum direkten Einsatz von Doxorubicin bei Mäusen mit Brustkrebstumoren, die bereits Metastasen in den Lungen gebildet hatten. Die injizierten Silikonpartikel lagerten sich bevorzugt in den Lungentumoren ab. Einen Tag nach der iNPG-Injektion hatte sich das Krebsmittel in den Tumoren siebenfach stärker angereichert als nach direkter Injektion des Medikaments. Mindestens eine Woche lang wurde Doxorubicin am Zielort in inaktiver Form freigesetzt und dann aktiviert. Die bei der üblichen Chemotherapie beobachteten Nebenwirkungen in Form von Schäden im Herzgewebe blieben aus. Nach sechswöchiger iNPG-Behandlung mit Injektionen im Abstand von ein bis zwei Wochen hatten sich Größe und Zahl der Tumorenverkleinert. Nach 20 Wochen lag die Überlebensrate bei 80 Prozent, während sämtliche unbehandelten Tiere gestorben waren. Wenige Wochen später starben auch alle mit Doxorubicin direkt behandelten Mäuse. Nach acht Monaten lebte noch die Hälfte der mit iNPG therapierten Tiere und war völlig tumorfrei. Das entspräche beim Menschen einer Zeitspanne von 24 krebsfreien Jahren.

Wenn sich dieser Therapieerfolg auch nur zu einem Bruchteil bei Krebspatienten bestätigen würde, wäre das ein außerordentlich großer Gewinn an Lebensjahren, sagt Ferrari. „Es wäre eine wirkliche Heilungschance für Patienten, denen heute gesagt wird, dass es keine Heilung gibt.“ Die Forscher hoffen, ihre Technik auch bei Metastasen anderer Tumorformen, bei primärem Lungenkrebs und mit anderen Krebsmitteln einsetzen zu können.

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