Nanopartikel tragen Chemotherapeutika direkt zum Tumor

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Eine neue Studie (DOI: 10.1021/nn5070343) im Journal ACS Nano zeigt, wie Nanopartikel in der Lage sein könnten, Lungenkrebs zu bekämpfen. Die Autoren beschreiben wie sie sogenannte “Nanocarriers” nutzen, die Chemotherapeutika selektiv in von Tumor befallenen Bereichen ausschütten, ohne dabei das gesunde Gewebe anzugreifen.

Lungenkrebs führt die Statistiken an, wenn es um Todesfälle durch Krebserkrankungen geht. Allein im Jahr 2012 starben weltweit 1,59 Millionen Menschen an Lungenkrebs. Die Therapieoptionen sind abhängig von Stadium und Klassifikation der Tumorerkrankung und reichen von Operation, Chemotherapie und Bestrahlung bis zu einer Kombination aus diesen.

Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München (HMGU) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben nun in einem gemeinsamen Exzellenzcluster mit dem Namen Nanosystems Initiative Munich (NIM) spezielle Transportvehikel entwickelt, sogenannte “Nanocarrier”, die die Wirkstoffe gezielt an ihren Zielort manövrieren können. In der Fachzeitschrift ACS Nano berichten die Autoren der Studie, dass diese Herangehensweise die Effektivität der derzeitigen Wirkstoffe im Tumorgewebe deutlich steigere.

Nanopartikel sind kleinste Teilchen, die in die entlegensten Gewebe vordringen können. Es werden momentan verschiedene Ansätze erforscht, inwieweit Nanopartikel auch in der Medizin hilfreich sein können. Eine Möglichkeit bietet hier beispielsweise der zielgerichtete Transport von Substanzen.

Erstmalig ist es den Münchener Forschern nun gelungen, einen Nanocarrier zu entwickeln, der den mitgeführten Wirkstoff nur in einem ganz bestimmten Milieu freisetzt – im Bereich eines Lungentumors. Es ist der erste Nachweis eines gezielten Wirkstofftransports an menschlichen Zellen.

Wie funktioniert dieser selektive Mechanismus?

Im Gewebe von Lungentumoren findet man hohe Konzentrationen von bestimmten Proteasen, die Proteine auf eine bestimmte Art und Weise zerschneiden und abbauen. Die Wissenschaftler machten sich dies zu Nutze und ummantelten den Nanocarrier mit einer Proteinhülle, die nur von den Proteasen im Tumorgewebe gespalten werden kann. Im übrigen Gewebe der Lunge ist die Konzentration dieser Proteasen zu niedrig, so dass der Wirkstoff lediglich im Tumor freigesetzt wird und damit direkt am Wirkort ankommt.

Das Forscher-Team um Silke Meiners, Oliver Eickelberg und Sabine van Rijt vom Comprehensive Pneumology Center (HMGU) führte gemeinsam mit Kollegen des Departments Chemie (LMU) um Thomas Bein zahlreiche Experimente durch, um zu prüfen, wie selektiv die Freisetzung von Chemotherapeutika ist. Dazu wurde die Wirkung auf Zellkulturen und 3D-Kulturen von Lungenkrebsgewebe sowie auf Mäuse mit und ohne Lungenkrebs beobachtet.

Der Nanotransporter beinhaltete hierbei das bekannte Chemotherapeutikum Cisplatin. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Nanotransporter im gesunden Gewebe unbeschädigt blieben und das Medikament lediglich im Tumorgewebe freigesetzt haben. Eine systemische Therapie, wie sie nach heutigen Leitlinien vollzogen wird, beeinträchtigt immer auch das gesunde Gewebe massiv.

“Damit können wir den Wirkstoff, beispielsweise ein Chemotherapeutikum, ganz gezielt am Wirkungsort, also im Tumor, freisetzen”, erklärt Forschungsgruppenleiterin Meiners. “Wir konnten so eine 10- bis 25-fache Steigerung der Effektivität des Wirkstoffs im Tumorgewebe beobachten. Gleichzeitig bietet dieser Ansatz auch die Chance, die Gesamtdosis von Medikamenten zu reduzieren und damit unerwünschte Nebenwirkungen zu vermeiden.” Weitere Studien sollen nun die Sicherheit in vivo und die klinische Wirksamkeit der Nanocarrier im Tumormodell überprüfen.

Text: esanum

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