Ansatz für Krebstherapie Krebszellen den Sauerstoff abdrehen

Auch Zellen müssen atmen – sie brauchen Sauerstoff, um ihre biochemischen Kraftwerke am Laufen zu halten. Krebszellen machen da keine Ausnahme. Ein neuer potenzieller Wirkstoff könnte dies nutzen, um verschiedenste Krebsarten zu besiegen: die Wirkstoffmoleküle ließen im Laborversuch sogar Zellen aus bisher unbehandelbarem metastasierendem Krebs „ersticken“.

Mainz – Krebszellen sind jedoch sehr anpassungsfähig und in der Lage, Mechanismen zu entwickeln, um die Auswirkungen der Behandlung zu umgehen. „Wir wollen eine solche Anpassung verhindern, indem wir in den Grundpfeiler des zellulären Lebens eingreifen, nämlich wie Zellen atmen – das heißt Sauerstoff aufnehmen – und so chemische Energie für das Wachstum produzieren“, sagt David Ng, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Polymerforschung.

Potenzieller Krebsimpfstoff

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Das Forscherteam um Ng hat einen synthetischen Wirkstoff hergestellt, der in die Zellen eindringt, auf die dort herrschenden Bedingungen reagiert und einen chemischen Prozess initiiert. Dadurch binden sich die Moleküle des Wirkstoffs aneinander und bilden winzige Härchen, die tausendmal dünner sind als ein menschliches Haar. „Diese Härchen sind fluoreszierend, sodass man sie direkt mit einem Mikroskop betrachten kann, wenn sie sich bilden“, sagt Zhixuan Zhou, Erstautor der Arbeit.

Ausgeschaltet mit Molekül-Härchen

Die Wissenschaftler überwachten den Sauerstoffverbrauch in verschiedenen Zelltypen und fanden heraus, dass die Haare alle dieser Zelltypen daran hindern, Sauerstoff in ATP umzuwandeln – ein Molekül, das für die Energieversorgung der Zellen verantwortlich ist. Der Prozess funktionierte sogar bei Zellen, die aus unbehandelbarem metastasierendem Krebs stammen. Das Ergebnis war, dass die Zellen innerhalb von vier Stunden abstarben. Die aus den Wirkstoffmolekülen entstandenen Härchen hatten die Zellen sozusagen erstickt. Nach einigen weiteren Jahren der Forschung hoffen die Wissenschaftler, eine neue Methode zur Behandlung von bisher unheilbarem Krebs entwickeln zu können.

Die Forscher haben unter kontrollierten Laborbedingungen ein vielversprechendes Ergebnis erzielt und werden weiter untersuchen, wie diese winzigen Härchen die Umwandlung von Sauerstoff in chemische Energie verhindern. Möglicherweise könnten diese Objekte in Zukunft auch zur Kontrolle anderer zellulärer Prozesse manipuliert werden, um andere Krankheiten zu behandeln.

Originalpublikation: Zhou, Z.; Maxeiner, K.; Moscariello, P.; Xiang, S.; Wu, Y.; Ren, Y.; Whitfield, C.; Xu, L.; Kaltbeitzel, A.; Han, S. et al.: In Situ Assembly of Platinum(II)-Metallopeptide Nanostructures Disrupts Energy Homeostasis and Cellular Metabolism, Journal of the American Chemical Society 144 (27), S. 12219 - 12228 (2022); DOI: 10.1021/jacs.2c03215

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