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Nanotechnologien für bessere Strahlentherapien gegen Krebs

Strahlentherapie ist der Goldstandard bei der Behandlung von Krebserkrankungen. Dabei kann es aber zu Schäden am umliegenden gesunden Gewebe kommen, und diese Sensitivität ist ein großes Problem.
Nanotechnologien für bessere Strahlentherapien gegen Krebs
Bei der externen Strahlentherapie wird meist mit X- oder Gammastrahlen bestrahlt. Schnelle Ionen wie Kohlenstoffionen und Protonen gelten als alternative Möglichkeiten für ionisierende Strahlung, da sie die Strahlung am Ende der Bahn, also direkt am Tumor, lokalisieren und so die Strahlenbelastung im Gewebe hinter dem Tumor vernachlässigbar ist. Bis zum Tumor ist die Strahlenbelastung jedoch enorm hoch.

Dies zeigt den dringenden Verbesserungsbedarf bei derzeitigen Hadronentherapien auf, sodass die Ionenstrahlen ausschließlich die Tumorzellen treffen. Hierfür entwickelte das EU-finanzierte Projekt NANOHAPY (NANOmedicine and HAdrontheraPY) gezielte nanotechnologische Substanzen, die den Effekt schneller Ionenstrahlung in Tumoren verstärken. Die Forscher charakterisierten metallbasierte Nanopartikel (NP), analysierten die Interaktion mit Krebszellen und ermittelten die biologischen Effekte von Bestrahlung auf diese Zellen.

Die vom Forscherteam entwickelten Gold-, Gadolinium- und Platin-NP wurden auf zytotoxische Effekte in Krebszellen untersucht. So kann die maximale Dosiskonzentration ohne toxische Wirkung für menschliche Zellen eingeschätzt werden. Kinetische Analysen der Internalisierung und Expulsion enthüllten gravierende Unterschiede zwischen verschiedenen menschlichen Krebszellen und gesunden Zellen. Mittels komplementärer Mikroskopie wurde bestätigt, dass NP hochwirksam und nach speziellem Muster im Zellzytoplasma lokalisieren. Weitere Experimente zu molekularen und zellulären Effekten von NP nach ionisierender Bestrahlung zeigten verminderte Zelllebensfähigkeit und Proliferation, ohne dass sich Doppelstrangbrüche im Zellkern häuften.

Insgesamt belegen die Ergebnisse von NANOHAPY, dass NP mit ionisierender Strahlung kombiniert werden können, um Krebstherapien zu verbessern. Da die Effekte von NP sehr heterogen sind, müssen jedoch weitere Untersuchungen zum bahnbrechenden Erfolg solcher Wirkstoffe bei Strahlentherapien erfolgen. Genauere Kenntnisse zu den molekularen Ereignissen, die im Zellzytoplasma bei NP-Bestrahlung stattfinden, und zur Resistenzbildung von Tumoren sind Voraussetzung, um das therapeutische Potential dieser NP besser auszuschöpfen.

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Schlüsselwörter

Krebs, Strahlentherapie, Hadronentherapie, NANOHAPY, Nanopartikel
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