Wissenschaftler haben ein neues Antitumormedikament entwickelt, das einen tödlichen Zustrom von Kalziumionen in Tumorzellen auslöst, indem es auf bestimmte Kanäle abzielt. Dieser innovative Ansatz nutzt vorhandene Kalziumionen in Tumoren und wurde erfolgreich an Mäusen getestet, was einen potenziellen neuen Ansatz zur Krebsbehandlung darstellt.
Calciumionen spielen eine wichtige Rolle für die Zellfunktion, aber wenn der Gehalt zu hoch ist, können sie schädlich für die Zellen sein. Forscher haben kürzlich eine Verbindung entwickelt, die Tumorzellen angreifen und zerstören kann, indem sie den Zustrom von Kalziumionen innerhalb der Zellen reguliert. Dieser innovative Ansatz nutzt Kalziumionen, die sich bereits im Tumorgewebe befinden, sodass keine externe Kalziumquelle erforderlich ist. Ein in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlichter Artikel beschreibt die Ergebnisse.
Biologische Zellen benötigen Kalziumionen, um die normale Funktion der Mitochondrien, der Kraftwerke der Zelle, aufrechtzuerhalten. Sind jedoch zu viele Kalziumionen vorhanden, geraten mitochondriale Prozesse aus dem Gleichgewicht und die Zelle erstickt. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Juyoung Yoon von der Ewha Womans University in Seoul, Südkorea, nutzte dieses Verfahren zusammen mit einem Team aus China, um ein synergistisches Antitumormedikament zu entwickeln, das Kalziumionenkanäle öffnet, um einen tödlichen Kalziumionensturm in Tumorzellen auszulösen.
Die Forscher zielten auf zwei Kanäle ab, den ersten in der Außenmembran und den anderen auf einen Kalziumkanal im endoplasmatischen Retikulum, einem Organell, das auch Kalziumionen speichert. Kanäle in der Außenmembran öffnen sich, wenn sie großen Mengen reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) ausgesetzt werden, während Kanäle im endoplasmatischen Retikulum durch Stickoxidmoleküle aktiviert werden.
Um ROS zu erzeugen, die die Kalziumkanäle der äußeren Membran öffnen, verwendeten die Forscher den Farbstoff Indocyaningrün. Dieses bioaktive Mittel kann durch Bestrahlung im nahen Infrarot aktiviert werden, was nicht nur Reaktionen auslöst, die zu ROS führen, sondern auch die Umgebung erwärmt. Das Team erklärt, dass lokal hohe Temperaturen einen anderen Wirkstoff, BNN-6, aktivieren, um Stickoxidmoleküle freizusetzen, die Kanäle im endoplasmatischen Retikulum öffnen.
Nach erfolgreichen Versuchen mit Tumorzelllinien testete das Team eine injizierbare Formulierung an Mäusen mit implantierten Tumoren. Um eine biokompatible Medikamentenkombination zu schaffen, verpackten die Forscher die Wirkstoffe in winzige modifizierte poröse Kieselsäurekügelchen, die für den Körper harmlos sind, aber von Tumorzellen erkannt und in die Zellen transportiert werden können. Nach der Injektion der Kügelchen in den Blutkreislauf von Mäusen beobachteten die Forscher, wie sich das Medikament in den Tumoren anreicherte. Die Bestrahlung mit Licht im nahen Infrarot löste den Wirkungsmechanismus erfolgreich aus und Tumore bei Mäusen, die dieses Präparat erhielten, verschwanden nach einigen Tagen.
Die Autoren betonen, dass diese Ioneneinstrommethode auch auf verwandte biomedizinische Forschungsbereiche anwendbar sein könnte, da ähnliche Mechanismen andere Ionenkanäle als Kalziumionenkanäle aktivieren und so neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen können.
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily