Vielseitige Nanokügelchen für bessere Krebstherapien

Sacramento (USA) - Je gezielter Wirkstoffe gegen Krebs wirken, desto geringer sind ihre Nebenwirkungen. Nanoteilchen, die sich besonders im Tumorgewebe anreichern können, sind eine Grundlage für solche neuen Therapieansätze. Kalifornische Forscher gingen nun noch einen Schritt weiter: Ihnen gelang die Synthese von Nanoteilchen, die gleichzeitig als Kontrastmittel die Krebsdiagnose unterstützen und Tumorzellen abtöten können. Details über diese potenziellen Multitalente veröffentlichte das Team in der Fachzeitschrift „Nature Communications“.

„Diese erstaunlich vielseitigen Teilchen machen Tumoren auf Kernspinaufnahmen sichtbar und können chemotherapeutische Wirkstoffe direkt zu den Krebszellen transportieren“, sagt Yuanpei Li vom Krebsforschungszentrum an der University of California Davis in Sacramento. Auf den Namen Nanoporphyrin taufte sie mit ihren Kollegen diese winzigen Partikel. Sie bestehen aus Polyethylenglykol und verzweigten Porphyrin-Molekülen, die sich in einer flüssigen Lösung selbstständig zu Teilchen mit nur 20 millionstel Millimeter Durchmesser zusammenlagerten. Mit zusätzlich angedockten Molekülen der Aminosäure Cystein wurden sie stabilisiert, damit sie im Blutkreislauf nicht zerfallen.

Nanoporphyrin ist selbst ungiftig, konnte aber mit dem Krebswirkstoff Doxorubicin beladen werden. In zahlreichen Versuchen – in der Petrischale wie auch an krebserkrankten Mäusen – reicherten sich die Nanoteilchen in den Tumoren an. Mit Licht aktiviert setzten sie den Wirkstoff gezielt frei und konnten so eine Schädigung von gesundem Gewebe reduzieren. Darüber hinaus ließ sich der Aufbau der Nanopartikel so optimieren, dass sie sich bestrahlt mit sichtbarem und infrarotem Laserlicht bis auf etwa 60 Grad aufheizten und hoch reaktive Sauerstoffradikale freisetzten. Sowohl Hitze als auch der Sauerstoff töteten Krebszellen in den Versuchstieren ab und unterbanden ein weiteres Tumorwachstum.

Wurden die Nanoporphyrin-Teilchen andererseits mit Kontrastmitteln beladen, führten sie zu gut aufgelösten Bildern. Eine Gadolinium-Verbindung diente dabei als Kontrastmittel für Kernspinaufnahmen, Substanzen mit dem radioaktiven Kupferisotop Cu-64 als bildgebendes Mittel für die Positronen-Emissions-Tomografie. Li und Kollegen testeten auch eine Beladung mit Fluoreszenzmarkern, die die Krebswucherungen unter Infrarotlicht leuchten ließen.

„Das ist das erste Nanoteilchen, das so viele verschiedene Aufgaben übernehmen kann“, sagt Yuanpei Li. Und nach ihren ersten Versuchen ist es sehr wahrscheinlich, dass nun auch andere Forschergruppen Nanoporphyrin als Trägermaterial für gezielte Krebstherapien testen werden. Doch bevor die Teilchen gleichzeitig für die Diagnose und die Behandlung von Krebs eingesetzt werden könnten, werden noch viele Jahre vergehen. Die Tierversuche demonstrierten lediglich die prinzipielle Tauglichkeit. Ob solche Methoden auch für Menschen verträglich und für welche Krebsarten sie geeignet sein könnten, müssten zahlreiche weitere Studien erst belegen. Ob es überhaupt klappt, kann heute noch nicht abgesehen werden.

Deutlich weiter sind Nanotherapien gegen Krebs auf der Basis von magnetischem Eisenoxid. Von dem Berliner Unternehmen MagForce zur Anwendungsreife gebracht, können sich wasserlösliche Eisenoxid-Partikel im Tumorgewebe anreichern. In einem magnetischen Wechselfeld heizen sich die Teilchen auf und zerstören über die Hitze die umgebenden Krebszellen. Umliegendes Gewebe wird verschont. Diese Nano-Therapie wird in klinischen Studien an Patienten mit bisher als unheilbar geltenden Hirntumoren (Glioblastome) und bei Prostatakrebs erprobt.