Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kampf gegen Krebs auf molekularer Ebene verstehen

03.11.2014

Ionenphysiker sind Rolle langsamer Elektronen auf der Spur

Möglichst viele Tumorzellen zerstören und gleichzeitig möglichst wenige, gesunde Zellen schädigen. Das gilt als Grundfeste der Radiochemotherapie. Innsbrucker Ionenphysiker rund um Assoz.-Prof. Stephan Denifl untersuchen auf molekularer Ebene die Entwicklung neuer Radiosensitizer im Kampf gegen Krebs.


Kampf gegen Krebs auf molekularer Ebene verstehen

National Cancer Institute / Katrin Tanzer (CCO Public Domain)

Der bisher wenig erforschte Hintergrund: Bei ionisierender Strahlung wird auch eine immense Zahl langsamer, sekundärer Elektronen freigesetzt, die die Wirkung dieser Substanzen unterstützen kann.

Bösartige Tumorzellen sind an Sauerstoffmangel sehr gut angepasst. Durch den Einsatz von Radiosensitizern soll daher der Sauerstoffgehalt im Krebsgewebe auf ein möglichst hohes Niveau gebracht werden, um dadurch die Empfindlichkeit entarteter Zellen auf ionisierende Strahlung zu erhöhen.

Seit wenigen Jahren werden in diesem Kontext bestimmte Derivate der Nitroverbindung „Nitroimidazol“ mit der Summenformel C3H3N3O2 erforscht. „Wir haben jetzt herausgefunden, dass es bei diesen Derivaten exakt auf die molekulare Struktur ankommen wird, ob Nitroimidazol durch langsame, sekundäre Elektronen zerstört wird oder nicht“, sagt Denifl. Diese Ergebnisse publizierte das Team nun in der Printausgabe der renommierten Fachzeitschrift Angewandte Chemie International Edition. Gefördert werden diese Forschungen vom österreichischen Forschungsfonds FWF.

Brückenschlag zur Medizin wird intensiviert

Das Team hat im Zuge des jüngsten Experimentes in einer Spezialkammer Proben von 4-Nitroimidazol verdampft. Anschließend wurden diese Moleküle durch eine Kapillare geleitet und mit langsamen Elektronen beschossen. „Wie die massenspektrometrische Analyse der Reaktionsprodukte zeigt, tritt der Radiosensitizer in sehr starke Wechselwirkung mit langsamen Elektronen.

Die Moleküle werden dabei zersetzt. Als Zerfallsprodukt entsteht eine ganze Reihe von Hydroxyl-Radikalen (OH), deren schädliche Wirkung auf unsere DNA bekannt ist“, betont der Ionenphysiker. Bei einem anderen bisher untersuchten Derivat von Nitroimidazol tritt anstelle der ursprünglichen Position eines Wasserstoff-Atoms eine Methyl-, also CH3-Gruppe. „Bereits diese Methylierung unterdrückt höchst überaschenderweise die komplette elektronen-induzierte Chemie und damit positive Effekte im möglichen Einsatz in der Radiochemotherapie“, erklärt der Forscher. 

Aufgrund dieser unter anderem in Zusammenarbeit mit Dr.in Linda Feketeová vom Institut für Kernphysik im französischen Lyon jetzt erforschten Reaktionen plant das Innsbrucker Team die Untersuchung weiterer Nitroimidazol-Derivate und will dabei eng mit dänischen Medizinern rund um Prof. Michael Horsman vom Universitätshospital in Aarhus zusammenarbeiten.

„Die klinischen Tests in Aarhus ergaben je nach verwendetem Nitroimidazol-Derivat höchst unterschiedliche Behandlungserfolge. Dies ist ein weiterer Grund, warum wir die Sensitivierung gegenüber Bestrahlung auf molekularer Ebene verstehen wollen. Wir hoffen auch auf sehr lange Sicht, ein Molekül als neuen Radiosensitizer zu synthetisieren und dessen Effekte auf molekularer Ebene zu testen“, betont Denifl.

Der 37jährige leitet gemeinsam mit Prof. Paul Scheier die Arbeitsgruppe Nano-Bio-Physik am Institut für Ionen- und Angewandte Physik der Universität Innsbruck. Auf Basis international renommierter, langjähriger Grundlagenforschungen des früheren Institutsleiters und heutigen Rektors der Universität Innsbruck, Prof. Dr. Dr. h.c. mult Tilmann Märk, sorgt diese Gruppe international immer wieder in der Erforschung der Rolle langsamer Elektronen bei der Entstehung von Strahlenschäden und Krebs sowie bei der damit eng verknüpften Rolle dieser Elementarteilchen bei der Bildung erster, komplexer Biomoleküle im Weltall für internationales Aufsehen.

Bilder: http://www.uibk.ac.at/ionen-angewandte-physik/media/photos.html

Publikation:
Reactions in Nitroimidazole Triggered by Low-Energy (0–2 eV) Electrons: Methylation at N1-H Completely Blocks Reactivity. Katrin Tanzer, Linda Feketeová, Benjamin Puschnigg, Paul Scheier, Eugen Illenberger, Stephan Denifl. Angewandte Chemie International Edition, Volume 53, Issue 45, November 3, 2014, Pages: 12240–12243.
DOI: http://dx.doi.org/10.1002/anie.201407452 

Kontakt:
Assoz.Prof. Dr. Stephan Denifl
Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik
Technikerstrasse 25, A-6020 Innsbruck
Telefon: +43(0)512/507 52662
Mail: Stephan.Denifl@uibk.ac.at
Web: http://www.uibk.ac.at/ionen-angewandte-physik/nanobio/index.html.de

Mag.a Gabriele Rampl
Public Relations Ionenphysik
Telefon: +43(0)650/2763351
Mail: office@scinews.at
Web: http://www.uibk.ac.at/ionen-angewandte-physik/media/

Mag.a Gabriele Rampl | Public Relations Ionenphysik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Innovation: Optische Technologien verändern die Welt
01.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht SeaArt-Projekt startet mit Feldversuchen an Nord- und Ostsee
18.11.2016 | Hochschule Hannover

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie