Farbstoffe sollen DNA von Krebszellen oder Viren zerstören

Chemiker von der Universität Würzburg haben neuartige organische Farbstoffe entwickelt, die sich sehr stark an das Erbmolekül DNA anlagern. Wird diese Verbindung mit Licht bestrahlt, so führt das zur Schädigung der DNA. Damit besitzen die Farbstoffe ein hohes Potenzial für die Verwirklichung von Lichttherapien gegen Krebs oder Hautkrankheiten.

Mit dem Design von organischen Molekülen, die an die DNA (Desoxyribonucleinsäure) binden, beschäftigt sich im Institut für Organische Chemie der Uni Würzburg die Arbeitsgruppe von Dr. Heiko Ihmels. Die dort entwickelten neuartigen Farbstoffe gehen nicht nur eine sehr starke Bindung mit der DNA ein, sondern werden auch noch bevorzugt an bestimmten Bindungstellen verankert, ohne dass die DNA dadurch instabil wird.

Bestrahlt man aber ein solches Farbstoff-DNA-Gemisch mit sichtbarem, energiearmem Licht, so führt das zur Schädigung der Nucleinsäure. „Moleküle mit derartigen Eigenschaften weisen ein hohes Potenzial für die Phototherapie von Krebs oder Hautkrankheiten auf. Wenn sich die Farbstoffe nämlich selektiv an die DNA krankhafter Zellen anlagern, so können diese unerwünschten Zellen durch die Bestrahlung zerstört werden“, so Dr. Ihmels. Da für die Bestrahlung energiearmes Licht verwendet wird, bleibe das gesunde Gewebe unbeeinflusst.

Jetzt sollen die konkreten Ursachen für die Bindung der Farbstoffe an die DNA sowie für deren durch Licht ausgelöste Schädigung in Gegenwart der potenziellen Photochemotherapeutika untersucht werden. Dabei kooperiert die Arbeitsgruppe von Dr. Ihmels interdisziplinär mit Kollegen in Victoria (Kanada) und Padua (Italien).

Langfristig wollen die Forscher neuartige organische Wirkstoffe zugänglich machen, die in der Lage sind, ausschließlich an unerwünschte DNA zu binden und diese unter Einstrahlung von energiearmem Licht zu zerstören. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Fonds der Chemischen Industrie und dem Deutschen Akademischen Austauschdienst (Vigoni-Programm) gefördert.

Die Erforschung der DNA ist wieder in den Blickpunkt der Öffentlichkeit gerückt, seitdem im Rahmen des Humangenom-Projekts bahnbrechende Schritte bei der Entschlüsselung der Erbinformation bekannt wurden. Die Wissenschaft interessiert sich nicht nur für die molekulare Zusammensetzung und Struktur der DNA, sondern auch für deren Wechselwirkung mit anderen Biomolekülen oder chemisch hergestellten Verbindungen.

Derartige Wechselwirkungen können eine Veränderung der DNA-Struktur und damit eine Einschränkung ihrer Funktion zur Folge haben, so dass die Weitergabe der Erbinformation gestört oder sogar verhindert wird. Sie können sogar zu Mutationen der DNA oder zum Tod der gesamten Zelle führen und sind die Ursache vieler Krankheiten.

Die Wechselwirkung mit anderen Molekülen kann aber auch konstruktiv genutzt werden. Wie Dr. Ihmels erklärt, könne man beispielsweise die DNA in Tumorzellen oder Viren gezielt so verändern, dass dies zur Zerstörung der Krebszellen oder der Viren führt. Auf diese Weise ließen sich zum Beispiel Blutkonserven reinigen, die mit Mikroorganismen verseucht sind.

Weitere Informationen: Dr. Heiko Ihmels, T (0931) 888-5337, Fax (0931) 888-4756, E-Mail: 
ihmels@chemie.uni-wuerzburg.de