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Krebstherapie

Tumoren das Licht ausschalten

| Redakteur: Christian Lüttmann

Krebszellen zu bekämpfen ist eine der größten Herausforderungen der modernen Medizin. Einen gezielten Schlag gegen Tumore soll ein neues Molekül ermöglichen, dass sich in dem betroffenen Gewebe festsetzt und per Lichtbestrahlung aktivieren lässt. Erste Experimente von Forschen der Universität Marburg waren erfolgversprechend.

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Licht legt den Schalter in einem Molekül um und aktiviert so die Freisetzung von Sauerstoff. Damit könnten Tumore gezielt bekämpft werden.
Licht legt den Schalter in einem Molekül um und aktiviert so die Freisetzung von Sauerstoff. Damit könnten Tumore gezielt bekämpft werden.
(Bild: M. Eugenio Vázquez, Universität Santiago de Compostela)

Marburg – Wirksame Mittel, um Tumore zu bekämpfen, gibt es viele. Das eigentliche Problem ist oft eher, die zerstörerische Wirkung der Medikamente auf das Tumorgewebe zu begrenzen und die gesunden Zellen vor Schäden zu bewahren. In der Photodynamischen Therapie versucht man dies durch gezieltes Aktivieren von harmlosen Vorläufermolekülen: Im betroffenen Gewebe reichert sich ein lichtempfindlicher Photosensibilisator an, der sich erst durch das eingestrahlte Licht zu einer Quelle giftiger Substanzen wandelt, die das Tumorgewebe schädigen. „Jedoch verursachen die bisherigen Photosensibilisatoren mitunter unerwünschte Nebenwirkungen“, sagt Juniorprofessorin Dr. Olalla Vázquez von der Universität Marburg. Sie hat die Arbeiten an einer neuen Verbindung zur gezielten Tumorbekämpfung geleitet. „Daher besteht ein großer Bedarf an verbesserten Photosensibilisatoren, die keine Schäden an gesundem Gewebe hervorrufen.“

Sauerstoffflut in der Tumorzelle

Die Marburger Chemikerin und ihr Team suchten nach Molekülen, die zwei Eigenschaften verbinden: Zum einen sollen sie gezielt in krankhaftem Gewebe anzuschalten sein, zum anderen sollten sie Sauerstoff freisetzen, wenn man sie mit Licht bestrahlt. Sauerstoffmoleküle sind sehr reaktiv und eignen sich daher, um Tumorgewebe anzugreifen und zu zerstören.

Durch computerchemische Berechnungen ließen sich die Eigenschaften und das Verhalten der in Frage kommenden Verbindung vorhersagen und gezielt anpassen. „Wir gingen davon aus, dass ein Tetrazin-Motiv den Photosensibilisator inaktivieren könnte und dass sich dieser Effekt auch umkehren lasse“, schreiben die Wissenschaftler. Tetrazine sind ringförmige Moleküle aus Kohlenwasserstoff und Stickstoff, die bislang nicht für Photosensibilisatoren verwendet wurden. Vázquez und ihr Team verwendeten daher Tetrazin-Motive als Teil der lichtaktivierbaren Moleküle um deren Eignung zu testen. „Sie wandeln sich erst durch eine Reaktion innerhalb der Zelle zu wirkungsvollen Photosensibilisatoren“, sagt Greta Linden, eine der Erstautorinnen der Studie.

Aussichtsreicher Ansatz für Lichttherapie

Die Forschergruppe zeigte, dass ihr Ansatz Erfolg verspricht: Im Experiment gelang es den Wissenschaftlern, den ruhenden Photosensibilisator im Zellkern von Krebszellen zu aktivieren. Sie bestrahlten ihn mit Licht und töteten so die Tumorzellen ab. „Unsere neuartigen Photosensibilisatoren bieten bislang unbekannte Möglichkeiten, um den aktuellen Einschränkungen der photodynamischen Therapie entgegenzuwirken“, sagt Chemikerin Lei Zhang, die zweite Erstautorin. Studienleiterin Vázquez ist überzeugt, „dass unsere Ergebnisse die Tür zu alternativen Methoden für eine intelligente photodynamische Therapie öffnen“.

Originalpublikation: Greta Linden, Lei Zhang & al.: Gezielte Singulett-Sauerstofferzeugung durch bioorthogonale DNA-basierte Tetrazin-Ligation, Angewandte Chemie (2019); DOI: 10.1002/ange.201907093

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