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Wissenschaftler am RIKEN in Japan haben eine Technik entwickelt, die verschiedene Krebsarten behandelt, indem sie Alphastrahlung in Krebszellen induziert und diese tötet, während gesundes Gewebe unversehrt bleibt. Dieser an Mäusen getestete Ansatz reduzierte das Tumorwachstum deutlich und erreichte eine Überlebensrate von 100 %. Es nutzt die Neigung von Krebszellen, eine Verbindung namens Acrolein anzusammeln, und führt ein Molekül ein, Astatin-211, das bei seinem Zerfall Alphastrahlung aussendet. Der nächste Schritt besteht darin, zu klinischen Studien am Menschen überzugehen.
Forscher unter der Leitung von Katsunori Tanaka vom RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) in Japan und Hiromitsu Haba vom RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science (RNC) haben eine neue Technik entwickelt, die das Potenzial hat, mehrere Krebsarten generisch zu behandeln. mit weniger negativen Nebenwirkungen als derzeit verfügbare Methoden. Veröffentlicht am 27. Juni in der Zeitschrift chemische WissenschaftDie Proof-of-Concept-Studie zeigte, dass Tumore bei Mäusen fast dreimal weniger wuchsen und die Überlebensrate nach nur einer Injektion einer Verbindung, die kleine Mengen Alphastrahlung aus dem Inneren von Krebszellen abgeben und diese dadurch abtöten soll, bei 100 % lag aber gesundes Gewebe wird geschont.
Die Nebenwirkungen einer Standard-Chemotherapie und Bestrahlung können verheerend sein und die Ausrottung aller Krebszellen ist nicht garantiert, insbesondere wenn der Krebs bereits Metastasen gebildet und sich im ganzen Körper ausgebreitet hat. Daher besteht das Ziel der meisten Forschung heutzutage darin, einen Weg zu finden, Krebszellen gezielt anzugreifen, sodass Behandlungen nur Tumore betreffen. Es gibt zwar einige gezielte Behandlungen, diese können jedoch nicht bei allen Krebsarten angewendet werden. „Einer der größten Vorteile unserer neuen Methode“, sagt Tanaka, „besteht darin, dass sie zur Behandlung vieler Krebsarten eingesetzt werden kann, ohne dass zielgerichtete Vektoren wie Antikörper oder Peptide erforderlich sind.“
Verwendung von 211At-radioaktiv markiertem 2,6-Diisopropylphenylazid (ADIPA) für die gezielte Alpha-Partikel-Therapie (TAT). Bildnachweis: RIKEN
Die neue Technik basiert auf grundlegender Chemie und der Tatsache, dass sich eine Verbindung namens Acrolein in Krebszellen anreichert. Vor einigen Jahren nutzte Tanakas Team eine ähnliche Technik, um einzelne Brustkrebszellen zu erkennen. Sie befestigten eine fluoreszierende Verbindung an einer bestimmten Art von Azid – einem organischen Molekül mit einer Gruppe von drei Stickstoffatomen (N3) am Ende. Wenn Azid und Acrolein in einer Krebszelle aufeinander treffen, reagieren sie und die fluoreszierende Verbindung verankert sich in Strukturen innerhalb der Krebszelle. Da Acrolein in gesunden Zellen fast nicht vorkommt, wirkte diese Technik wie eine Sonde, um Krebszellen im Körper zum Leuchten zu bringen.
In der neuen Studie entdeckte das Team nicht nur Krebszellen, sondern zielte darauf ab, diese Zellen zu zerstören. Die Logik war ziemlich einfach. Anstatt das Azid an eine fluoreszierende Verbindung zu binden, befestigten sie es an etwas, das eine Zelle töten kann, ohne die umliegenden Zellen zu schädigen. Sie entschieden sich für die Arbeit mit Astatin-211, einem Radionuklid, das beim Zerfall eine kleine Menge Strahlung in Form eines Alphateilchens abgibt. Im Vergleich zu anderen Formen der Strahlentherapie sind Alphateilchen etwas tödlicher, können sich aber nur etwa einen Zwanzigstel Millimeter weit bewegen und durch ein Stück Papier aufgehalten werden. Wenn Astatin-211 im Inneren einer Krebszelle verankert wird, sollten die emittierten Alpha-Partikel theoretisch die Krebszelle schädigen, jedoch nicht viel darüber hinaus.
Nachdem das Team herausgefunden hatte, wie Astat-211 am besten an die Azidsonde gebunden werden kann, konnte es ein Proof-of-Concept-Experiment durchführen, um seine Theorie zu testen. Sie implantierten menschliche Lungentumorzellen in Mäuse und testeten die Behandlung unter drei Bedingungen: einfache Injektion von Astat-211 in den Tumor, Injektion der Astat-211-Azid-Sonde in den Tumor und Injektion der Astat-211-Azid-Sonde in den Blutkreislauf . Sie fanden heraus, dass Tumore ohne Targeting weiter wuchsen und Mäuse nicht überlebten. Wie erwartet wuchsen Tumore bei Verwendung der Azidsonde fast dreimal weniger und viel mehr Mäuse überlebten – 100 % bei Injektion in den Tumor und 80 % bei Injektion ins Blut.
„Wir fanden heraus, dass nur eine Tumorinjektion mit nur 70 kBq Radioaktivität äußerst effektiv bei der gezielten Bekämpfung und Eliminierung von Tumorzellen war“, sagt Tanaka. „Selbst bei der Injektion des Behandlungswirkstoffs in den Blutkreislauf konnten wir ähnliche Ergebnisse erzielen. Das bedeutet, dass wir mit dieser Methode Krebserkrankungen im sehr frühen Stadium behandeln können, auch wenn wir nicht wissen, wo sich der Tumor befindet.“
Die Fluoreszenzsondenversion dieser Technik wird bereits in klinischen Studien als Möglichkeit zur Visualisierung/Diagnose von Krebs auf zellulärer Ebene getestet. Der nächste Schritt besteht darin, einen Partner zu finden und klinische Studien mit dieser neuen Methode zur Behandlung von Krebs beim Menschen zu beginnen.
Referenz: „Therapeutische Wirksamkeit von 211At-radiolabeled 2,6-diisopropylphenyl azide in mouse models of human lung cancer“ von Yudai Ode, Ambara R. Pradipta, Peni Ahmadi, Akihiro Ishiwata, Akiko Nakamura, Yasuko Egawa, Yuriko Kusakari, Kyohei Muguruma, Yang Wang, Xiaojie Yin, Nozomi Sato, Hiromitsu Haba und Katsunori Tanaka, 27. Juni 2023, chemische Wissenschaft.
DOI: 10.1039/D3SC02513F
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