Radioaktive Seeds für Krebstherapie und -diagnose
In den letzten Jahrzehnten haben Forschende erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Entstehung von Krebs zu verstehen und Methoden zur Früherkennung zu finden, mit denen die Überlebensraten verbessert oder die Krankheit sogar ausgerottet werden könnte. Als eine der vielversprechendsten Möglichkeiten zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten gilt die Nanotechnologie. Materialien im Nanometerbereich weisen einzigartige physikochemische Eigenschaften auf, die eine wirksame Grundlage für ihren Einsatz als Therapeutika bilden. Dennoch unterliegt die Verwendung von Nanoträgern in der Krebsbehandlung immer noch Einschränkungen. „Die Entwicklung von Nanopartikeln ist mit verschiedenen Herausforderungen, beispielsweise mangelnder In-vivo-Stabilität und Zielgenauigkeit sowie Problemen mit Biokompatibilität und Toxizität verbunden“, sagt Gerard Tobías-Rossell, Forscher am Institut für Materialwissenschaften Barcelona. Im Rahmen des Projekts NEST, das vom Europäischen Forschungsrat finanziert wurde, verfolgten Forschende einen innovativen Ansatz zur Entwicklung ultrasensitiver Bildgebung und zur Verabreichung von Therapeutika mithilfe von Nanotechnologie. „Unsere Technologie beruht auf der innovativen Versiegelung von Nanopartikeln, nachdem diese mit bildgebenden oder therapeutischen Radionukliden beladen wurden“, erklärt Tobías-Rossell. „Die hermetische Versiegelung gewährleistet, dass der Wirkstoff eingeschlossen wird, wodurch die Präzision erhöht und das Risiko des Austretens und der systemischen Toxizität verringert werden.“
Nanopartikel-Radionuklid-Seeds erschaffen
Bei dieser Technologie werden die Nanopartikel mit einer Schutzhülle versehen, die verhindert, dass sich die Radionuklide in den Organen ansammeln, was schädlich sein könnte. Die Wirkung der Radionuklide ist nach der Injektion in den Tumor auf den Tumorbereich beschränkt, wodurch das umliegende gesunde Gewebe minimal belastet wird und unerwünschte Nebenwirkungen verringert werden. „Ein Vorteil des Einsatzes von Nanopartikeln anstelle von Medikamenten in der Krebsbehandlung besteht darin, dass die Menge der verabreichten Nanopartikel stark reduziert werden kann, da Radioisotope Krebszellen sehr effizient abtöten und es möglich ist, vom Kreuzfeuer-Effekt zu profitieren“, fügt Tobías-Rossell hinzu. Im Lauf der Projektarbeit folgte das Team dem klassischen Weg der Entwicklung von Nanopartikeln, wobei die Erzeugung optimiert wurde, die Partikel im Labor charakterisiert und In-vivo-Versuche durchgeführt wurden.
Konzeption und Synthese eines vielseitigen Nanopartikels
Die wichtigste Errungenschaft des Projekts bestand in der erfolgreichen Entwicklung und Synthese äußerst vielseitiger, biokompatibler Nanopartikel, die große Mengen verschiedener therapeutischer oder bildgebender Wirkstoffe aufnehmen können, wobei gleichzeitig deren Austreten in Nicht-Zielorgane verhindert wird. „Sie werden nicht nur in vitro effizient von Tumorzellen aufgenommen, sondern konnten auch mit Erfolg mithilfe von In-vivo-Bildgebung nachverfolgt werden, wobei sie das natürliche biologische Schicksal der eingesetzten Wirkstoffe veränderten und selbst keine negativen Auswirkungen zeigten“, sagt Esperanza Medina Gutiérrez, Biologin und Mitglied des NEST-Teams. Dank der Vielseitigkeit der im Zuge von NEST hergestellten Nanopartikel konnte das Team in Zusammenarbeit mit der Universität Pavia zudem bei der Neutroneneinfangtherapie Lithium an Krebszellen abgeben. „Lithium erzeugt theoretisch nukleare Produkte mit einem höheren Neutroneneinfangtherapiepotenzial als die gegenwärtig üblichen Methoden, aber es blieb bisher unerforscht, weil Lithiumverbindungen dazu neigen, sich bei Kontakt mit biologischen Medien aufzulösen“, erklärt Tobías-Rossell. Im Rahmen von NEST konnte das Team erfolgreich Lithiumsalze in zielgerichtete Nanopartikel einkapseln und auf diese Weise die Grundlage für die weitere Erforschung des Potenzials von Lithium als Neutroneneinfangtherapiewirkstoff schaffen. „Unsere Ergebnisse demonstrieren das Potenzial unserer Nanopartikel als robuste Nanoplattformen für therapeutische oder diagnostische Wirkstoffe, mit denen eine präzise Funktionalität am Zielort möglich wird“, erklärt Tobías-Rossell.
Zukünftige Forschung in Richtung Zulassung
Während die Forschung im Rahmen von NEST sehr vielversprechend erscheint, wird jedoch der Zeitplan der Kommerzialisierung von den Ergebnissen der laufenden präklinischen Versuche und den zukünftigen klinischen Forschungsstudien abhängen. Das Team arbeitet gegenwärtig aktiv mit dem Krankenhaus Vall d’Hebron Barcelona zusammen, wodurch die zukünftige Nanopartikelsynthese sowie die Anwerbung von Patientinnen und Patienten für potenzielle klinische Studien beschleunigt werden.
Schlüsselbegriffe
NEST, Nanopartikel, Radionuklid, Seeds, Krebs, Behandlung, Synthese, vielseitig