Transportmittel für die "Licht-Killer": NUST MISiS und die Moskauer Technologische Universität (MIREA) schaffen gemeinsam ein einzigartiges Tandem aus organischen Molekülen und Nanopartikeln zur Krebsbekämpfung

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MOSKAU, December 13, 2018 /PRNewswire/ --

Einem Team von Materialwissenschaftlern vom NUST MISiS gelang es in Zusammenarbeit mit Chemikern der MIREA, ein Photosensibilisatormolekül (ein Konverter, der die Energie von in lebendem Gewebe vorhandenen Lichtquanten in Sauerstoff übertragen und damit in eine aktive Form und hochaktive Radikale mit zytotoxischer Wirkung umwandeln kann) mit einem magnetischen Nanopartikel zu kombinieren, um ein innovatives therapeutisches System zur Krebsbekämpfung zu schaffen. Der Nanopartikel ist sozusagen eine kontrollierte "Lokomotive", die die Wissenschaftler inzwischen direkt in den Tumor lenken und über MRT verfolgen können. Als therapeutische Komponente ist das photosensible Molekül in der Lage, Krebszellen effektiv abzutöten. Die Studienergebnisse wurden bereits in vivo getestet und in der internationalen wissenschaftlichen Fachzeitschrift Journal of Colloid and Interface Science veröffentlicht.

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     (Photo: https://mma.prnewswire.com/media/796770/NUST_MISIS_MIREA.jpg )

"Die photodynamische Therapie ist eine Krebsbehandlungsmethode, die eine Kombination aus speziellen Photosensibilisatoren und Licht mit einer bestimmten Wellenlänge nutzt. Die Photosensibilisatoren sammeln sich in der Regel im Tumor an, und wenn sie Licht mit bestimmten Wellenlängen ausgesetzt werden, produzieren sie eine spezielle Form von Sauerstoff, die Krebszellen zerstört. Die photodynamische Therapie tötet nicht nur die Krebszellen ab, sondern hat noch zwei weitere krebsbekämpfende Wirkungen. Erstens: Photosensibilisatoren können die Blutgefäße im Tumor beschädigen und damit den Nährstofffluss zum Tumor unterbrechen. Zweitens: Sie können das Immunsystem aktivieren und dazu bringen, die Krebszellen anzugreifen", sagt Michail Grin, Mitautor des Projekts, Doktor der Chemischen Wissenschaften und Leiter der Abteilung für Chemie und Technologie biologisch aktiver Verbindungen an der Moskauer Technologischen Universität MIREA.

Diese vielversprechende Methode hat jedoch natürliche Grenzen, da sich die Verwendung einer Lichtquelle ebenfalls auf das innere Organ auswirkt und zu einer unkontrollierbaren Ansammlung von Photosensibilisatoren im Gewebe führt. Zuerst wird ein Photosensibilisator in den Körper des Patienten eingebracht (intravenös oder in eine Körperhöhle). Der Wirkstoff wird von Zellen im gesamten Körper aufgenommen. Dabei sammelt sich der Photosensibilisator in größeren Mengen in Krebszellen an als in gesunden Zellen und verbleibt auch länger in den Krebszellen.

Daraufhin bestrahlen die Ärzte den mit den "Licht-Killern" (d. h. den Photosensibilisatoren) "gesättigten" Tumor über Glasfasern. Normalerweise werden Laserinstallationen als Lichtquelle für die photodynamische Therapie genutzt. Das Laserlicht sollte über die Glasfaserkabel direkt in den Tumor im Körper gestrahlt werden. Das Glasfaserkabel kann über ein Endoskop in den Magen oder andere natürliche Körperöffnungen eingeführt werden.

Der Wirkstoff verteilt sich nach der Einbringung zusammen mit einem Photosensibilisator im Körper. Die Ärzte wissen jedoch nicht mit Sicherheit, wann seine Konzentration in einem bestimmte Bereich oder Organ den gewünschten Spitzenwert erreicht, sodass sie sofort mit dem chirurgischen Eingriff beginnen können. Vom logistischen Standpunkt aus kann der Patient nicht mehrere Stunden lang unter dem Licht und dem Skalpell des Chirurgen bleiben, während alle auf den Zeitpunkt der optimalen Lichtbestrahlung warten. Daher wird die photodynamische Therapie bisher in erster Linie zur Behandlung von Hautkrebs eingesetzt. Das NUST MISiS-Forschungsteam hat dieses Problem nun mit einem innovativen Wirkstoff gelöst, der Bakteriochlorinmoleküle und magnetische Nanopartikel enthält.

"Es ist uns gelungen, den Photosensibilisator Bakteriochlorin mit magnetischen Nanopartikeln zu kombinieren, die gleichzeitig als Transportmittel für den Wirkstoff und als Kontrastmittel dienen. "Wir haben ein neues Mittel gefunden, mit dem wir mithilfe von MRT die Ansammlung von Molekülen im betroffenen Organ wirksam überwachen können, um die gewünschte Konzentration festzustellen und die Operationszeit so kurz wie möglich zu halten. Im Allgemeinen ist dieser Ansatz vielversprechend für die Feineinstellung therapeutischer Komplexe und erweitert daher die Anwendungsmöglichkeiten für die photodynamische Therapie erheblich", sagt Maxim Abakumow, Mitautor des Projekts und Leiter des Labors für biomedizinische Nanomaterialien des NUST MISiS.

Das Forschungsteam hat die neue Methode bereits in vivo getestet und gute Zwischenergebnisse erzielt: Die auf magnetischen Nanopartikeln fixierten "Licht-Killer" wurden erfolgreich in Krebszellen eingebracht und töteten mithilfe von Licht Krebszellen in Labormäusen ab.