q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Nanopartikel gezielt zum Tumor lenken

Forscher spüren Krebszellen mit maßgeschneiderten Materialien auf

HZDR / Juniks / iStockphoto, johnkellerman

Ein interdisziplinäres Team hat bioverträgliche Nanopartikel mit einem Antikörperfragment ausgestattet, das gezielt an ein Protein bindet, das von bestimmten Krebszellen im Übermaß produziert wird. Durch die zusätzliche Kopplung mit einem diagnostischen Radionuklid lassen sich so Tumorzellen mit Hilfe der PET aufspüren und charakterisieren.

26.02.2020: 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.

Originalveröffentlichung:
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"; Small; 2019

Fakten, Hintergründe, Dossiers

Mehr über HZDR

  • News

    Hülle macht Nanodrähte vielseitiger

    Nanodrähte können LEDs farbenreicher, Solarzellen effizienter oder Rechner schneller machen. Vorausgesetzt, die winzigen Halbleiter wandeln elektrische Energie und Licht bei geeigneten Wellenlängen ineinander um. Einem Forscherteam am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) ist es gelun ... mehr

    Tarnkappen-Technologie für leuchtende Nanopartikel

    Einem Forscherteam des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) ist es in Kooperation mit Wissenschaftlern der australischen Monash University gelungen, die Stabilität und Biokompatibilität spezieller Nanopartikel erheblich zu steigern. Das Team hat sogenannte Upconverting Nanoparticles ... mehr

    Bio-Angeln für Seltene Erden

    Ohne wichtige Schlüssel-Elemente, wie Kupfer oder die Metalle der Seltenen Erden, funktioniert weder die moderne Elektronik noch fließt elektrischer Strom. Ausgediente Energiesparlampen, Handys, Computer und Schrotte könnten eine wichtige Quelle für diese Rohstoffe sein, allerdings lassen s ... mehr

Mehr über Freie Universität Berlin

  • News

    Gedächtnis wie ein Sieb?

    Menschen können einer Studie der Freien Universität zufolge in zunehmendem Alter nur dann neue Erinnerungen bilden, wenn ein zelluläres Reinigungsprogramm im Gehirn funktionstüchtig bleibt. Das Programm – die sogenannte Autophagie – muss reibungslos in denjenigen Neuronen im Gehirn ablaufen ... mehr

    Synthese von Graphen verstanden

    Wissenschaftler der Freien Universität Berlin, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Universität Ulm haben gemeinsam die nasschemische Synthese von Graphen aus Graphit entscheidend vorangetrieben und dabei den zugrundeliegenden Mechanismus aufgeklärt. Dabei lös ... mehr

    „Synthese-chemischer Meilenstein“: Neues Ferrocenium-Molekül entdeckt

    Wissenschaftler der FAU haben zusammen mit Kollegen der Freien Universität Berlin ein neues Molekül entdeckt: Die Eisenverbindung in der seltenen Oxidationsstufe +4 gehört zu den Ferrocenen und ist äußerst schwierig zu synthetisieren. Metallocene werden umgangssprachlich auch als Sandwichve ... mehr

  • q&more Artikel

    Silber-Lipid-Zwerge

    Ca. 2–3 % der Bevölkerung leiden an Neurodermitis, eine ­Heilung gibt es nicht. Erforderlich ist eine mit starken Nebenwirkungen belastete symptomatische Therapie mit Arzneimitteln, z.B. Glucokortikoide. Mit der „Silber-Nanotechnologie“ wurde eine arznei­mittelfreie Anwendung gegen leichte ... mehr

  • Autoren

    Prof. Dr. Rainer H. Müller

    Rainer H. Müller studierte und promovierte in Pharmazie in Kiel. Anschließend arbeitete er in der Nanotechnologie 5 Jahre an den Universitäten Nottingham und Paris-Süd. Seit 1992 ist er Professor für Pharmazeutische Technologie an der Freien Universität Berlin. Prof. Müller ist Miterfinder ... mehr

    Dr. Cornelia M. Keck

    Cornelia M. Keck ist Pharmazeutin, studierte und promovierte 2006 an der Freien Universität Berlin. Rund ein Jahr arbeitete sie dabei an der Otago University in Neuseeland. Nach Industrietätigkeit als Forschungsleiterin hat sie seit 2009 eine Vertretungsprofessur für Nanotechnologie und Tox ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:

 

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.