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EU-Belarus-Russia Network in Nanomaterials-Driven Anti-Cancer Gene Therapy

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Nanotechnologien für Gentherapien gegen Krebs

Europäische Forscher entwickelten Nanotechnologien für neue Krebsmedikamente. Die Nanopartikel (NP) initiieren dabei die Stummschaltung von Krebsgenen.

Grundlagenforschung

Das biomedizinische Potenzial für Nanotechnologien ist enorm, da NP sich wegen ihrer geringen Größe und vielen Möglichkeiten der Funktionalisierung für die gezielte Wirkstoffabgabe anbieten. Das EU-finanzierte Projekt NANOGENE sollte Nanotechnologien für Gentherapien erschließen. In der Regel werden dabei in defekten Zellen fehlerhafte oder fehlende Gene durch das ursprüngliche funktionierende Gen (Wildtyp) ersetzt. Das NANOGENE-Konsortium entwickelte nun Strategien zur Stummschaltung krebsassoziierter Gene und Onkogene, bei denen spezielle siRNA in die Krebszellen transportiert werden, die diese angreifen. Hierfür wurden verschiedene Ruthenium-haltige Phosphor- und Carbosilan-Dendrimere erzeugt, die Komplexe mit pro-apoptotischen siRNA-Molekülen bilden. Dabei interagieren die repetitiven Einheiten in der Kernstruktur mit Nukleinsäuren. Die Rutheniummoleküle verstärkten die krebshemmenden Eigenschaften der Dendrimere und machen sie für die Behandlung verschiedener Tumorarten geeignet. Weiterhin wurden dendronisierte Einzel- und Mehrwand-CNTs (carbon nanotubes - Kohlenstoff-Nanoröhren) als viel versprechende Werkzeuge für die siRNA-Abgabe generiert, deren Oberfläche mit kationischen Dendronen bestückt ist. Anschließend wurden die CNTs mit mehreren Analysemethoden wie Kernmagnetresonanz, Massenspektrometrie und Fluoreszenz charakterisiert. Dann wurden die Größe der Komplexe, ihre langfristige Stabilität vor allem gegenüber Nukleasen und ihre Aufnahme in verschiedene Arten von Krebszellen untersucht. Wie sich zeigte, hängen Effizienz der Aufnahme und Stabilität stark von der Art der Dendrimere ab und sind damit sehr variabel. Die Ruthenium-Dendrimere fungierten dabei als nicht-virale Vektoren für den Transport der siRNA in die Krebszellen und schützten die siRNA gleichzeitig vor dem Abbau durch Nukleasen. Die neuartigen Träger sind bis zu fünfmal effektiver als standardmäßige Transfektionsmittel, ohne dass Antibiotika, Seren oder Serumproteine die Wirkung beeinträchtigten. Zytotoxische Analysen zeigten, dass Metallodendrimere bei niedriger Konzentration gut verträglich und nicht-toxisch sind, bei den Krebszellen aber eine signifikante Zytotoxizität induzieren. Insgesamt entwickelte NANOGENE Gentherapien zum Stummschalten von Onkogenen oder anderen krebsassoziierten Genen. Ob als alleinige oder Kombinationstherapie mit anderen Krebsmedikamenten - NANOGENE-Dendrimere könnten damit die Krebstherapie enorm voranbringen.

Schlüsselbegriffe

Gentherapien bei Krebspatienten, Nanopartikel, NANOGENE, siRNA, Dendrimer

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