Forschung: CRISPR, Ultraschall und Medikamente vereint gegen Leberkrebs

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Dirk de Pol, aktualisiert am 19. Dezember 2021, Lesezeit: 3 Minuten

China: Forscher haben eine neue dreigleisige Methode zur Bekämpfung von Leberkrebs entwickelt, die sich in Tests an Mäusen als vielversprechend erwiesen hat.

  • Die Methode kombiniert Medikamente und CRISPR-Cas9-Genbearbeitung in Lipid-Nanopartikeln und aktiviert diese dann mit Ultraschall.

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) sind Abschnitte sich wiederholender DNA. Sie dienen dem CRISPR/Cas-System, das Resistenz gegen das Eindringen fremden Erbguts von Viren oder Plasmiden verschafft.

  • Dieses System bildet die Grundlage der gentechnischen CRISPR/Cas-Methode zur Erzeugung gentechnisch veränderter Organismen.

Eine neue Behandlungsmethode gegen Krebs ist die so genannte sonodynamische Therapie (SDT), bei der Medikamente in den Tumor eingebracht und dann mit Ultraschallimpulsen aktiviert werden.

Dadurch werden reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugt, die bei den Krebszellen oxidativen Stress auslösen können, um sie abzutöten. Leider kann der Krebs diesen Angriff mit antioxidativen Enzymen abwehren, was die Wirksamkeit der Methode verringert.

Aus diesem Grund untersuchten die Forscher aus China in der neuen Studie eine Möglichkeit, dieses Abwehrsystem auszuschalten. Das Forscherteam vermutete, dass sie CRISPR einsetzen könnten, um ein Gen namens NFE2L2 auszuschalten, mit dem Krebszellen ihre antioxidativen Abwehrmechanismen auslösen.

Die Wissenschaftler verpackten sowohl die CRISPR-Maschinerie als auch die ROS-erzeugenden Medikamente in Lipid-Nanopartikel, die mit Ultraschallimpulsen aktiviert werden können.

Zunächst testete das Team die Technik in einer Schale an Zellen aus einer Art von Leberkrebs. Die Zellen nahmen die Nanopartikel auf, und bei Anwendung von Ultraschall wurden ROS gebildet, die die Lysosomen der Zellen aufbrachen.

Dadurch konnte CRISPR in die Zellkerne eindringen, wo es die Expression von NFE2L2 unterdrückte. Dadurch wurden mehr ROS produziert, die deutlich mehr Krebszellen schädigten und abtöteten als bei der gleichen Technik ohne das Gen-Editing.

In weiteren Experimenten testete das Team die Technik an Mäusen mit implantiertem menschlichem Leberzellkarzinom. Während die SDT allein die Anzahl der Tumore im Vergleich zu unbehandelten Mäusen verringerte, schrumpften bei den Tieren, die sowohl die Nanopartikel als auch Ultraschall erhielten, alle Tumore nach 15 Tagen.

Den Forschern zufolge dürfte die Technik weniger Nebenwirkungen haben als andere Behandlungen, da ROS und CRISPR nur in den Zellen in dem Bereich freigesetzt werden, auf den die Ultraschallimpulse gerichtet sind. Ultraschall kann auch tiefer in das Gewebe eindringen als eine verwandte Technik, die photodynamische Therapie, die stattdessen durch Infrarotlicht ausgelöst wird.

Natürlich müssen die Wissenschaftler noch Versuche am Menschen vornehmen, und es gibt keine Garantie dafür, dass die Technik auch bei uns eingesetzt werden kann. Aber es ist ein interessantes neues Instrument, das es auch in Hinblick auf andere Krebsarten zu erforschen gilt.

Quelle: Ultrasound-Controlled CRISPR/Cas9 System Augments Sonodynamic Therapy of Hepatocellular Carcinoma, ACS Cent. Sci. 2021.


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