Krebsdiagnose und -behandlung durch lokalisierte Anreicherung voranbringen

Für eine fortgeschrittene Diagnose und Behandlung von Krebs ist die direkte Abgabe eines Wirkstoffs oder eines Kontrastmittels an der Tumorstelle erforderlich. Eine im EU-Raum tätige Forscherin hat eine neue Methodik entwickelt, mit der dies möglich werden könnte.

Gesundheit

Kohlenmonoxid (CO) ist überwiegend für seine Eigenschaft als geruch- und farbloses, potenziell tödliches Gas bekannt. Neuesten Forschungen zufolge könnte es jedoch auch Leben retten. Dies liegt an bestimmten entzündungshemmenden und immunmodulatorischen Eigenschaften, die sich unter Umständen in der Krebsbehandlung einsetzen lassen. Damit dieses therapeutische Potenzial genutzt werden kann, müssen zunächst die Grundlagen dafür geschaffen werden, dass eine präzise, zeitgesteuerte Dosis Kohlenmonoxid nur an die Tumorstelle abgegeben wird. Genau dies möchte das EU-finanzierte Projekt NIRCOThera erreichen. „Der Erfolg der fortgeschrittenen Krebsdiagnose und -behandlung beruht auf der lokalisierten Anreicherung von Wirkstoffen oder Kontrastmitteln an der Tumorstelle“, erklärt He Li, eine Marie-Sklodowska-Curie-Stipendiatin, die ihre Forschung an der Universität Cambridge durchführte.

Effektivität und Sicherheit der Tumorbildgebung verbessern

Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen arbeitet Li an einem innovativen Verfahren zur präzisen und kontrollierten Freisetzung von Kohlenmonoxid an der Tumorstelle. Sie begann zunächst mit der Entwicklung eines Nanowerkzeugs, das einwandige Kohlenstoffnanoröhren, PEGylierte Phospholipide und Kohlenmonoxid freisetzende Moleküle integriert. Mithilfe dieses Werkzeugs sollten der Wirkstofftransport und die programmierte Freisetzung von Kohlenmonoxid an den Tumorstellen erfolgen. „Bedauerlicherweise ließ sich diese Kombination aufgrund der Instabilität der metallorganischen Verbindungen innerhalb den gegebenen Bedingungen nicht umsetzen“, fügte Li hinzu. „Stattdessen begannen wir wieder von vorn und erkundeten andere Methoden zur genauen und kontrollierten Abgabe von Prodrugs wie Kohlenmonoxid an Tumorstellen.“ Bei der Methode, auf die letztlich die Wahl fiel, werden zwei bioorthogonale Reagenzien in zwei Schritten verabreicht. Zuerst werden Tetrazin-modifizierte, einwandige Kohlenstoffnanoröhren und TCO-Carbamat enthaltende Moleküle durch eine chemotherapeutische Prodrug oder eine Diagnosesonde zugeführt. Nach der Anreicherung an einer spezifischen Tumorstelle fungieren die Tetrazin-modifizierten, einwandigen Kohlenstoffnanoröhren als bioorthogonaler Trigger und aktivierten so die Effektormoleküle in situ, wobei normales Gewebe verschont bleibt. „Letztlich gelang es uns, eine Prodrug-Aktivierungsstrategie zur lokalisierten Anreicherung eines aktiven Wirkstoffs mit Tumorspezifizität und räumlich-zeitlicher Präzision zu entwickeln“, so Li. „Dadurch konnten wir dazu beitragen, die Effektivität und Sicherheit bei der Abbildung und Behandlung von Tumoren zu verbessern.“ Das Projekt brachte zudem erstmalig eine bioorthogonal anwendbare fluorogene Nahinfrarotspektroskopie - Sonde zur Bildgebung in Echtzeit in einem Xenograft - Tumormodell bei lebenden Mäusen zum Einsatz. Diese bietet sich damit als vielversprechender Kandidat für die bildgestützte Krebschirurgie an.

Durchbruch in der Krebsbehandlung

Nach Auffassung von Li könnte die auf Abruf verfügbare Prodrug-Aktivierungsplattform von NIRCOThera zu einer erheblichen Verbesserung bestehender Krebsbehandlungen führen. Durch eine gezielte Freisetzung und bedarfsabhängige Aktivierung besteht bei diesem Verfahren die Möglichkeit, einen echten Durchbruch in der Krebstherapie zu erzielen“, merkt die Forscherin an. Die im Rahmen des Projekts entwickelte Sonde hat das Potenzial, für weitere diagnostische und bildgebende Anwendungen nutzbar gemacht zu werden, darunter fluoreszenzgestützte Tumorchirurgie, hochauflösende biologische Bildgebung und Hochdurchsatz-Screening. Li, die inzwischen als leitende Wissenschaftlerin bei AstraZeneca tätig ist, wendet diese Methodik auf die organische Kohlenmonoxid-Prodrug-Abgabe und die bioorthogonal-kontrollierte Krebsimmuntherapie an.

Schlüsselbegriffe

NIRCOThera, Krebs, Krebsbehandlung, Tumorbildgebung, Prodrugs

Spatiotemporal, near-infrared light controlled carbon monoxide delivery for cancer immunotherapy

Krebsdiagnose und -behandlung durch lokalisierte Anreicherung voranbringen

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