Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanozwerge als Tumorkiller

01.10.2013
Chemotherapie ist oft das Mittel der Wahl im Kampf gegen Krebs, doch die Neben-wirkungen sind massiv. Eine neue Methode könnte sie künftig minimieren: In Nanopartikeln verkapselt sollen Wirkstoffe Tumorzellen gezielt abtöten. Der Patient wird geschont.

Haarausfall, Übelkeit, Erbrechen, Müdigkeit, Appetitlosigkeit, Verlust von Wimpern und Augenbrauen, Infektanfälligkeit – die Liste der möglichen Nebenwirkungen bei einer Chemotherapie ist lang. Viele Krebspatienten leiden unter den starken Begleiterscheinungen der Behandlung.


Gebärmutterhalskarzinomzellen lassen sich mit verkapseltem Krebs-Wirkstoff effektiv und zielgenau abtöten (links). Hier wird der Wirkstoff Doxorubicin vorbereitet – ein in der Chemotherapie häufig verwendetes Medikament (rechts).

© Fraunhofer IAP

Um das Wachstum des Tumors zu stoppen und auch resistente Zellen zu zerstören, werden hochdosierte Zytostatika unter die Haut gespritzt oder intravenös verabreicht. Der Wirkstoff ist umso effektiver, je häufiger sich Zellen teilen. Dies trifft vor allem bei bösartigen Tumoren zu. Aber auch gesunde Schleimhaut- und Haarzellen teilen sich schnell. Sie werden daher ebenfalls angegriffen. Wissenschaftler suchen seit langem mit Hochdruck nach einer Therapie, die Tumorzellen gezielt abtötet und gesundes Gewebe nicht schädigt.

Mit einer neuen Methode wollen Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam den Teufelskreis durchbrechen: Sie verwenden Nanopartikel als Transportvehikel für den Krebs-Wirkstoff. Da die Partikel aufgrund ihres Aufbaus Zellen ähneln, eignen sie sich, um Arzneistoffe gezielt zum Tumor zu schleusen, dort anzudocken und bösartige Zellen effizient zu eliminieren.

Bei den winzigen, 200 bis 250 Nanometer großen Wirkstoffträgern setzen die Forscher auf hydrophobe, nicht wasserlösliche Lipidcarrier. Sie sind biologisch abbaubar, nach der Anwendung zersetzen sie sich im Körper. Polymere stabilisieren die Nanohülle, die mit Erkennungsmolekülen bestückt ist, die besonders gut mit Tumorzellen wechselwirken. Die Hülle der Nanoteilchen – Experten nennen sie Vesikel – ist chemisch ähnlich der einer Zelle aufgebaut. Die Wissenschaftler beladen diese Carrier mit Doxorubicin, einem in der Chemotherapie häufig verwendeten Krebsmedikament. Das Tensid Sodium Tetradecyl Sulfat (STS) sorgt dafür, dass der Wirkstoff besser aufgenommen wird.

Die Wirksamkeit ihrer Methode konnten die Forscher bereits in Labortests nachweisen. »Bei den in-vitro-Tests haben wir Gebärmutterhals-Tumorzellen (HeLa) und Dickdarmkrebszellen (HCT116) verwendet, da diese sehr unterschiedlich auf Doxorubicin reagieren. Im Gegensatz zu HeLa-Zellen sind HCT116-Zellen empfindlich gegenüber dem Wirkstoff. Die Untersuchungen haben wir – wie in Kliniken – mit pharmakologisch relevanten Dosierungen durchgeführt. Das Doxorubicin wurde der Zellkultur unverkapselt und in Nanocarriern verkapselt hinzugefügt«, erläutert Dr. Joachim Storsberg. Er hat die neue Therapie gemeinsam mit Dr. Christian Schmidt und Nurdan Dogangüzel vom IAP sowie in enger Zusammenarbeit mit Kollegen aus der Pharmazie, Prof. Dr. Mont Kumpugdee-Vollrath und Dr. J. P. Krause von der Beuth University of Applied Sciences in Berlin, entwickelt.

Chemotherapie verträglicher machen

Das Ergebnis der Labortests: Nach drei Tagen überlebten 43,3 Prozent der HeLa-Zellen unter der Zugabe von 1 Micromolar (µM) unverkapseltem Doxorubicin. Wird der Wirkstoff in Vesikeln verkapselt hinzugefügt, überleben hingegen nur 8,3 Prozent der bösartigen HeLa-Zellen. »Der Arzneistoff in der Nanohülle wirkt fünfmal effektiver«, sagt Storsberg. Dies lässt sich auch bei den Tests mit den Dickdarmkrebszellen beobachten: Hier überleben nach zwei Tagen 46,5 Prozent der HCT116-Zellen bei der Gabe von 0,1 µM Doxorubicin, während nur 13,3 Prozent der bösartigen Tumorzellen bei der Zugabe des verkapselten Wirkstoffs nicht eliminiert werden. Bei keinem der Tests wurden die gesunden Zellen angegriffen. »Mit Nanopartikeln als Trägerzellen ist eine wirkungsvollere und zugleich geringere Dosierung möglich. Dadurch und durch die zielgenaue Zufuhr des Wirkstoffs werden gesunde Zellen geschont und Nebenwirkungen minimiert«, ist Storsberg überzeugt. Ein weiteres Testergebnis: Das Verkapselungsmaterial ist nur in Kombination mit dem Wirkstoff wirksam. Unbeladen greift es die empfindlichen HCT116-Zellen nicht an. Mit ihrer Methode können Storsberg und sein Team sowohl untersuchen, wie effektiv ein verkapselter Arzneistoff wirkt, als auch wie »giftig« das eigentliche Nanomaterial ist. »Das gibt es bis dato so noch nicht«, betont der Chemiker.

Ihre Ergebnisse stellen die Forscher vom 28. bis 30. Oktober auf der Konferenz Nanotech Dubai 2013 vor. Jedoch erst wenn in-vivo-Experimente ebenfalls erfolgreich verlaufen sollten, können klinische Testreihen mit Krebspatienten vorbereitet werden.

Britta Widmann | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/Oktober/nanozwerge-als-tumorkiller-1.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Poröse Salze für Brennstoffzellen
24.04.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Adenoviren binden gezielt an Strukturen auf Tumorzellen
23.04.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics