Nanotechnologie für die Diagnose und Behandlung von Krebs
Bauchspeicheldrüsenkrebs hat die höchste einjährige Sterblichkeitsrate aller Krebsarten und die gesamte Fünf-Jahres-Überlebensrate beträgt nur 4%. Die meisten Tumoren der Bauchspeicheldrüse werden erst spät im metastasierten Stadium erkannt und 85% sind zum Zeitpunkt der Erkennung inoperabel. Dies ist teilweise auf die Einschränkungen der aktuellen Bildgebungssysteme hinsichtlich der diagnostischen Genauigkeit zurückzuführen. Ziel des EU-geförderten Konsortiums SAVEME (A modular nanosystems platform for advanced cancer management: nano-vehicles; tumor targeting and penetration agents; molecular imaging, degradome based therapy) war die Entwicklung einer Plattform mit neuartigen Nanosystemen für diagnostische und therapeutische Anwendungen. Mithilfe eines Modells für Bauchspeicheldrüsenkrebs sollte diese Plattform fortschrittliche funktionalisierte Nanopartikel und Wirkstoffe den Anwendungsanforderungen entsprechend integriert werden. Die in-vivo-Lokalisierung dieses Nanosystems an Krebsstellen erfordert ein effizientes Targeting. Die Forscher koppelten Nanopartikel mit Tumorzell-Targeting-Peptiden und -Bausteinen auf neu aufkommenden Krebs-Biomarkern wie etwa Galectin-1. Im Hinblick auf Diagnostik entwickelten die Partnern eine breite Palette von 25 bis 150 nm großen generischen polymeren nanoskaligen Trägerpartikeln (NC). Diese wurden je nach Anwendung auf der Oberfläche funktionalisiert. Studien zur Bioverteilung haben gezeigt, dass NC unter 100 nm in Tumoren deutlich besser akkumulierten als NC mit einer Größe von über 100 nm. Eines der Teilchen ermöglichte die in-vivo-Visualisierung des Tumors durch Positronenemissionstomographie mit einem akzeptablem Kontrast bis zu 48 Stunden nach der Verabreichung. Die entwickelten Nanosysteme für therapeutische Anwendungen zielen auf die Lieferung von Antikörpern oder Nukleinsäuren als Therapeutika. Konjugation von Nanopartikeln mit inhibitorischen Antikörpern, anti-Matrix-Metalloproteasen (MMP) und siRNA-Moleküle (small interfering RNA) wurden entwickelt, um Tumorzellwachstum und -invasion zu inhibieren. Ein wichtiger Erfolg des Projekts war die Entwicklung von NC, die mit hohem Wirkungsgrad und geringer Toxizität siRNA an Zellen liefern können. In vitro lieferten diese NC siRNA effektiv zu menschlichen Pankreaskarzinomzellen, was zu einer Unterdrückung der Zielgene und anschließendem Zelltod oder Apoptose führte. Die stärkste Wirkung wurde mit der Lieferung von siRNA gegen Polo-ähnliche Kinase-1 (PLK-1) erreicht. Eine andere therapeutische Strategie führte zur Entwicklung von Antikörpern gegen MMP-7 und MMP-14, was ihre funktionsblockierende Wirksamkeit nach Kopplung an NC in vitro bewahrte. Die SAVEME-Broschüre wurde produziert, um die Ergebnisse des Projekts zu verbreiten und die Forscher präsentierten ihre Ergebnisse in 27 wissenschaftlichen Publikationen. Die Forschung und Entwicklung aus dem SAVEME-Projekt hat ein enormes Potenzial, in die klinische Praxis in für die Diagnostik und Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs umgesetzt zu werden. Gleichzeitig wird es die Überwachung nach der Therapie erleichtern, was die Notwendigkeit von kontinuierlichen Biopsien reduziert.
Schlüsselbegriffe
Bauchspeicheldrüsenkrebs, modulare Plattform Nanosysteme, MMP, siRNA, PLK-1
