Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanopartikel gezielt zum Tumor lenken: HZDR-Forscher spüren Krebszellen mit maßgeschneiderten Materialien auf

24.02.2020

Moderne Behandlungsmethoden in der Onkologie zielen darauf ab, Tumorzellen gezielt anzugreifen und dabei das gesunde Gewebe zu schonen. Ein interdisziplinäres Forscherteam vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und der FU Berlin kann auf diesem Gebiet wichtige Fortschritte vorweisen: Die Wissenschaftler haben winzige Nanopartikel hergestellt, die regelrecht auf bestimmte Krebszellen abgerichtet sind. Sie können die Tumorzellen aktiv ansteuern und in bildgebenden Verfahren sichtbar machen. Sowohl in der Petrischale als auch im Tiermodell ließen sich die Nanoteilchen effektiv zum Tumor lenken. Perspektivisch lässt sich das neue Verfahren mit therapeutischen Ansätzen koppeln.

Ausgangspunkt für die HZDR-Forscher sind winzige bioverträgliche Nanopartikel aus sogenannten dendritischen Polyglycerolen, die als Trägermoleküle dienen. „Diese Partikel können wir modifizieren und verschiedene Funktionen einführen“, erläutert Dr. Kristof Zarschler, wissenschaftlicher Mitarbeiter am HZDR-Institut für Radiopharmazeutische Krebsforschung.


„Wir bringen beispielweise auf dem Partikel ein Antikörperfragment an, das spezifisch an die Oberfläche von Krebszellen bindet. Dieses Antikörperfragment ist unsere zielsuchende Einheit, denn es leitet die Nanopartikel zu den Krebszellen.“

Im Fadenkreuz der modifizierten Nanopartikel befindet sich ein Antigen, das als EGFR (Epidermaler Wachstumsfaktor-Rezeptor) bekannt ist. Dieses Protein wird bei bestimmten Krebsarten wie etwa Brustkrebs oder Kopf-Hals-Tumoren im Übermaß produziert – die Zellen präsentieren es zuhauf auf ihrer Oberfläche.

„Wir konnten nachweisen, dass unsere Nanopartikel durch das verwendete Antikörperfragment bevorzugt mit diesen Krebszellen interagieren“, bestätigt Dr. Holger Stephan, Gruppenleiter „Nanoskalige Systeme“ am HZDR. „In Kontrollversuchen mit gleichartigen Nanopartikeln, die jedoch mit einem unspezifischen Antikörper beladen waren, reicherten sich deutlich weniger Nanopartikel an den Tumorzellen an.“

Intensiv untersuchten die Wissenschaftler das Verhalten der Nanopartikel sowohl in Zellkulturen als auch im Tiermodell. Dazu verliehen sie den Nanopartikeln zusätzlich Reporter-Eigenschaften, wie Kristof Zarschler erläutert: „Wir haben dabei zwei sich ergänzende Möglichkeiten genutzt. Auf den Nanopartikeln haben wir neben dem Antikörper ein Farbstoff-Molekül sowie ein Radionuklid angebracht. Das Farbstoff-Molekül fluoresziert im Nah-Infrarot, sodass das emittierte Licht sogar durchs Gewebe dringt und unter einem entsprechenden Mikroskop sichtbar wird. Damit verrät uns der Farbstoff, wo die Nanopartikel genau sind.“

Das Radionuklid, Kupfer-64, hat einen ähnlichen Zweck. Es sendet Strahlung aus, die Detektoren eines PET-Geräts (Positronen-Emissions-Tomographie) registrieren. Aus den Signalen lässt sich anschließend ein dreidimensionales Bild erstellen, das die Verteilung der Nanopartikel im Organismus sichtbar macht.

Vorteilhafte Eigenschaften im lebenden Organismus

Mit diesen bildgebenden Verfahren konnten die Forscher beispielsweise zeigen, dass bei Mäusen zwei Tage nach Gabe der Nanopartikel eine maximale Anreicherung im Tumorgewebe erreicht wird. Anschließend werden die markierten Nanoteilchen über die Niere wieder ausgeschieden, ohne den Körper zu belasten. „Sie haben offenbar optimale Größe und Eigenschaften“, sagt Holger Stephan.

„Kleinere Teilchen sind schon nach wenigen Stunden aus dem Blutkreislauf gefiltert und können daher nur kurze Zeit wirken. Wenn die Partikel hingegen zu groß sind, werden sie in Milz, Leber oder Lunge angereichert und nicht mehr über Niere und Blase aus dem Körper entfernt.“

Im Zusammenspiel der Nanopartikel – die exakt drei Nanometer groß sind – und angehefteten Antikörperfragmenten lassen sich offenbar die Verteilung und Verweildauer des Antikörpers im Organismus sowie dessen Ausscheidungsweg positiv beeinflussen.

In künftigen Experimenten wollen die HZDR-Forscher testen, ob sich ihr Trägersystem mit anderen Komponenten ausstatten lässt. Kristof Zarschler beschreibt die Pläne:

„Man kann diese Nanopartikel beispielsweise mit einem Wirkstoff beladen. Das würde uns erlauben, ein Arzneimittel ganz gezielt zum Tumor zu bringen. Dabei könnte es sich beispielsweise um ein therapeutisches Radionuklid handeln, das die Tumorzellen zerstört.“

Denkbar ist auch, die Nanopartikel mit anderen zielsuchenden Antikörperfragmenten auszustatten, um weitere Tumorarten ins Fadenkreuz zu nehmen.

Publikation:
K. Pant, C. Neuber, K. Zarschler, J. Wodtke, S. Meister, R. Haag, J. Pietzsch, H. Stephan: Active targeting of dendritic polyglycerols for diagnostic cancer imaging, in Small, 2019 (DOI: 10.1002/smll.201905013)

Weitere Informationen:
Dr. Holger Stephan | Dr. Kristof Zarschler
Institut für Radiopharmazeutische Krebsforschung am HZDR
Tel.: +49 351 260-3091 | -3678
E-Mail: h.stephan@hzdr.de | k.zarschler@hzdr.de

Medienkontakt:
Simon Schmitt | Wissenschaftsredakteur
Tel.: +49 351 260-3400 | E-Mail: s.schmitt@hzdr.de
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
Bautzner Landstr. 400, 01328 Dresden | www.hzdr.de

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
• Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
• Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
Das HZDR entwickelt und betreibt große Infrastrukturen, die auch von externen Messgästen genutzt werden: Ionenstrahlzentrum, Hochfeld-Magnetlabor Dresden und ELBE-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen.
Es ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, hat fünf Standorte (Dresden, Freiberg, Grenoble, Leipzig, Schenefeld bei Hamburg) und beschäftigt knapp 1.200 Mitarbeiter – davon etwa 500 Wissenschaftler inklusive 170 Doktoranden.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Holger Stephan | Dr. Kristof Zarschler
Institut für Radiopharmazeutische Krebsforschung am HZDR
Tel.: +49 351 260-3091 | -3678
E-Mail: h.stephan@hzdr.de | k.zarschler@hzdr.de

Originalpublikation:

K. Pant, C. Neuber, K. Zarschler, J. Wodtke, S. Meister, R. Haag, J. Pietzsch, H. Stephan: Active targeting of dendritic polyglycerols for diagnostic cancer imaging, in Small, 2019 (DOI: 10.1002/smll.201905013)

Simon Schmitt | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Phagen-Kapsid gegen Influenza: Passgenauer Inhibitor verhindert virale Infektion
30.03.2020 | Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP)

nachricht Brillen-Flora: das Miniversum vor der Nase
30.03.2020 | Hochschule Furtwangen

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: Hannoveraner Physiker entwickelt neue Photonenquelle für abhörsichere Kommunikation

Ein internationales Team unter Beteiligung von Prof. Dr. Michael Kues vom Exzellenzcluster PhoenixD der Leibniz Universität Hannover hat eine neue Methode zur Erzeugung quantenverschränkter Photonen in einem zuvor nicht zugänglichen Spektralbereich des Lichts entwickelt. Die Entdeckung kann die Verschlüsselung von satellitengestützter Kommunikation künftig viel sicherer machen.

Ein 15-köpfiges Forscherteam aus Großbritannien, Deutschland und Japan hat eine neue Methode zur Erzeugung und zum Nachweis quantenverstärkter Photonen bei...

Im Focus: Physicist from Hannover Develops New Photon Source for Tap-proof Communication

An international team with the participation of Prof. Dr. Michael Kues from the Cluster of Excellence PhoenixD at Leibniz University Hannover has developed a new method for generating quantum-entangled photons in a spectral range of light that was previously inaccessible. The discovery can make the encryption of satellite-based communications much more secure in the future.

A 15-member research team from the UK, Germany and Japan has developed a new method for generating and detecting quantum-entangled photons at a wavelength of...

Im Focus: Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

Physiker der Arbeitsgruppe von Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Würzburg gelungen, einen „Trichter für Licht“ zu entwickeln, der bisher nicht geahnte Möglichkeiten zur Entwicklung von hypersensiblen Sensoren und neuen Technologien in der Informations- und Kommunikationstechnologie eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science veröffentlicht.

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit befasst sich seit seinem Studium mit den quantenoptischen Eigenschaften von Licht und seiner Wechselwirkung mit...

Im Focus: Junior scientists at the University of Rostock invent a funnel for light

Together with their colleagues from the University of Würzburg, physicists from the group of Professor Alexander Szameit at the University of Rostock have devised a “funnel” for photons. Their discovery was recently published in the renowned journal Science and holds great promise for novel ultra-sensitive detectors as well as innovative applications in telecommunications and information processing.

The quantum-optical properties of light and its interaction with matter has fascinated the Rostock professor Alexander Szameit since College.

Im Focus: Künstliche Intelligenz findet das optimale Werkstoffrezept

Die möglichen Eigenschaften nanostrukturierter Schichten sind zahllos – wie aber ohne langes Experimentieren die optimale finden? Ein Team der Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat eine Abkürzung ausprobiert: Mit einem Machine-Learning-Algorithmus konnten die Forscher die strukturellen Eigenschaften einer solchen Schicht zuverlässig vorhersagen. Sie berichten in der neuen Fachzeitschrift „Communications Materials“ vom 26. März 2020.

Porös oder dicht, Säulen oder Fasern

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

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

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Wo bleibt das Plastik im Ozean?

30.03.2020 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Hannoveraner Physiker entwickelt neue Photonenquelle für abhörsichere Kommunikation

30.03.2020 | Physik Astronomie

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