Krebsforschung: Durch den Einsatz von DNA-basierten Nanogel für eine gezieltere Chemotherapie kann das Risiko von unerwünschten Nebenwirkungen wie Haarausfall, Magen-Darm-Beschwerden und Müdigkeit verringert werden.
ÜBERSICHT
Gezieltere Chemotherapie
Gegenwärtige Chemotherapieschemata verlangsamen zwar das Voranschreiten des Krebses und können Leben retten, aber diese starken Arzneimittel wirken sowohl auf gesunde Zellen als auch auf Krebszellen – mit unerwünschten Nebenwirkungen.
DNA-basierte Nanogele
Wie Forscherinnen und Forscher in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nano Letters der American Chemical Society berichten, ist es ihnen gelungen, DNA-basierte Nanogele zu entwickeln, die den chemotherapeutischen Wirkstoff erst in den Krebszellen freisetzen und abbauen.
- Auf diese Weise lassen sich die Auswirkungen auf normale Krebszellen minimieren und schmerzhafte und unangenehme Nebenwirkungen werden potenziell ausgeschaltet.
Unerwünschte Nebenwirkungen verringern
Sobald Chemotherapeutika eingenommen oder injiziert werden, bewegen sie sich durch den Körper und beeinflussen wahllos gesunde Zellen zusammen mit denen, die für die Krebserkrankung verantwortlich sind.
Da zahlreiche dieser Arzneimittel auf alle Zellen eine toxische Wirkung haben, kann das erwünschte Zusammenschrumpfen des Tumors von unerwünschten Nebenwirkungen wie Haarausfall, Übelkeit, Magen-Darm-Beschwerden Müdigkeit bis hin zur Schädigung des Knochenmarks begleitet sein.
- Nanogele aus DNA bieten zwar eine Möglichkeit, diese Arzneistoffe zu verabreichen, aber sie würden trotzdem in alle Zellen gelangen.
Die Überlegung der Forscher Tianhu Li und Teck-Peng Loh von der Northwestern Polytechnical University und Kollegen war, dass Biomarker (Proteine oder andere Komponenten, die in Krebszellen und ihren gesunden Gegenstücken in unterschiedlichen Mengen vorhanden sind) eine Rolle beim Abbau eines Nanogels spielen könnten.
- Auf diese Weise könnte es gelingen, dass das Nanogel seinen Inhalt nur in denjenigen freisetzt, die krebserregend sind.
DNA-Reparatur-Enzym FEN1
Ein Biomarker namens FEN1, ein Reparatur-Enzym, das bestimmte Arten von DNA schneidet, ist in Krebszellen in größeren Mengen vorhanden als in gesunden Zellen. Daher wollten die Wissenschaftler prüfen, ob sie ein DNA-Nanogel entwickeln können, das von FEN1 spezifisch in Krebszellen abgebaut wird.
Um DNA-Nanogele herzustellen zu können, verwendeten die Wissenschaftler spezielle DNA-Strukturen, die FEN1 erkennen und schneiden konnte. Bei den zellfreien Systemen beobachteten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass die DNA-basierten Nanogele zwar von FEN1, nicht aber von anderen DNA-Reparatur-Enzymen oder -Verbindungen abgebaut wurden.
Risiko von Nebenwirkungen verringert
Wenn man lebende Zellen mit den DNA-basierten Nanogelen inkubierte, hatten gesunde Zellen nicht genug FEN1, um sie abzubauen, Krebszellen hingegen schon. Nachdem das Nanogel mit den zwei unterschiedlichen Chemotherapeutika angereichert worden war, starben menschliche Brustkrebszellen mit höherer Geschwindigkeit ab als normale, gesunde Brustzellen.
Diese Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass Nanogele auf DNA-Basis Arzneimittel mit einer hohen Genauigkeit in Krebszellen einschleusen können. Dadurch kann das Risiko von Nebenwirkungen verringert werden.
Laut den Wissenschaftlern könnten die Nanogele auch als Sonden für das Biomarker-Enzym verwendet werden, was den Ärzten im Vergleich zu den derzeitigen Methoden eine direktere Krebsdiagnose ermöglichen würde.
Quellen
- Northwestern Polytechnical University
- Nano Letters / American Chemical Society; Cancer Biomarker-Triggered Disintegrable DNA Nanogels for Intelligent Drug Delivery, Hao Zhang, Sai Ba, Jasmine Yiqin Lee, Jianping Xie, Teck-Peng Loh, and Tianhu Li, Nano Letters 2020 20 (11), 8399-8407; DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03671vgt
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