Trojanisches Pferd für Tumorzellen - Mikrovehikel schleusen potentiell toxische Ladung in Krebszellen
Ein ungenießbares Geschenk für Tumorzellen hat sich Almudena Muñoz Javier einfallen lassen. Die spanische Doktorandin forscht in der Gruppe von Dr. Wolfgang Parak am Lehrstuhl für Angewandte Physik - Biophysik der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München. In Zusammenarbeit mit Dr. Andre Skirtach und Dr. Gleb Sukhorukov vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam entwickelte sie nur wenige Mikrometer große Polymerkapseln, die in Krebszellen geschleust und dort mit einem Laserimpuls zerstört werden konnten. Wie in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" berichtet, werden durch das Laserlicht Gold-Nanopartikel in der Wand der Kapsel so lange und stark erhitzt, bis sich die Wand der Kapsel öffnet. Auf diesem Weg wurde eine Substanz aus der Kapsel in der Zelle freigesetzt. Im Test wurde nur eine fluoreszierende Substanz verwendet, um verfolgen zu können, wie sich das Material in der Zelle ausbreitet. Der Ansatz könnte möglicherweise aber auch der erste Schritt sein zu einer sicherlich noch weit entfernten Anwendung, bei der toxische Stoffe in Tumorzellen - und nur in diese - eingebracht werden.
"Unser Projekt hat sicher Zukunftspotential", so Parak. "Trotzdem darf man nicht vergessen, dass wir noch im Bereich der Grundlangenforschung stehen. Wir versuchen zuerst unser System detailliert auf dem Niveau von Tumor-Zellkulturen zu verstehen, bevor wir überhaupt an erste Versuche mit Lebewesen denken". Tatsächlich ist die gezielte Aufnahme eines jeden Wirkstoffes durch Tumorzellen ein außerordentlich wichtiges Kriterium. Schließlich soll durch die Therapie nur das bösartige Gewebe zerstört werden. Moderne Ansätze in der Krebsmedizin zielen also zunehmend darauf ab, die gesunden Zellen so weit wie möglich zu schonen. "Genau an dieser Stelle liegt unser Beitrag", so Parak. "Als Physiker und Chemiker können wir neue Materialien mit Eigenschaften entwickeln, die bisher noch nicht zur Verfügung standen. So können wir versuchen, verschiedene Ideen aus der Medizin zu einem einzigen Wirkstoff zu kombinieren". Obwohl es ein weiter Weg vom Modellsystem zu fertigen Medikamenten ist, sind die Forscher zuversichtlich, mit den neu entwickelten Kapseln einen Schritt in die richtige Richtung getan zu haben. Die Zukunftsvision ist ein System, mit dessen Hilfe eine toxische Ladung in Kapseln gezielt mit einem Laser und dabei lokal in Tumoren freigesetzt werden kann.
Die Wände der neu entwickelten Kapseln sind wie die Schale einer Zwiebel aus mehreren Schichten geladener Polymere aufgebaut. Zellen können eine größere Zahl dieser Kapseln aufnehmen. In den Kapselwänden befinden sich Nanopartikel aus Gold, die für die spätere Zerstörung der Kapseln nötig sind. Sobald sich diese nämlich in den Zielzellen befinden, werden sie mit Laserlicht bestrahlt. Die Metallpartikel nehmen die Energie auf und geben sie an ihre Umgebung ab: Die Kapselwände heizen sich auf, bis sie zerbrechen. Bei einer möglichen Anwendung in Zukunft ist wichtig, dass der Laserstrahl mindestens einen Zentimeter in Gewebe eindringen kann. Befänden sich die Mikrokapseln in dieser Tiefe innerhalb der Krebszellen, könnten sie von außen bestrahlt werden. Das dazwischen liegende Gewebe wäre nicht betroffen, weil nur die Metallpartikel die Wärme aufnehmen. "Für die Entwicklung neuer Funktionsmaterialien wie diese Kapseln sind wir hier am CeNS, dem Center for NanoScience der LMU, besonders gut gerüstet", so Parak. "Hier sind viele Forschergruppen auf ganz unterschiedlichen Gebieten von der Physik zur Biologie tätig. Wir haben sehr offene Strukturen, so wenig Bürokratie wie möglich und arbeiten sehr interdisziplinär und unkompliziert zusammen. In Kombination mit der exzellenten Ausstattung können wir deshalb weltweit an vorderster Front forschen." (suwe)
Publikation:
"Laser-Induced Release of Encapsulated Materials inside Living Cells",
Andre G. Skirtach, Amudena Muñoz Javier, Oliver Kreft, Karen Köhler, Alicia Piera Alberola, Helmuth Möhwald, Wolfgang J. Parak und Gleb B. Sukhorukov,
Angewandte Chemie, 2006
Ansprechpartner:
Dr. Wolfgang Parak
Department für Physik der LMU
Tel.: 089-2180-1438
E-Mail: Wolfgang.Parak@physik.uni-muenchen.de
