Durchbruch in der Krebsforschung: Ärzte präsentieren Methode, Tumore ohne Chemotherapie zu beseitigen
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Eine neue Krebsbehandlung mit Licht könnte eine intensive Chemotherapie oder Strahlentherapie überflüssig machen.
Forscher aus Texas haben eine Methode entwickelt, mit der sie Infrarotlicht als Presslufthammer nutzen können, um Krebszellen von innen heraus zu zerreißen. In Versuchen konnte gezeigt werden, dass damit Melanome, die tödlichste Form von Hautkrebs, eliminiert werden konnten.
Ein synthetischer blauer Farbstoff, der häufig in der Bildgebung in Krankenhäusern verwendet wird, bindet auf natürliche Weise an Krebszellen.
Die Forscher fanden heraus, dass die Bestrahlung der Krebszellen mit Infrarotlicht zu heftigen Erschütterungen führte, die die Membran der Krebszellen aufrissen und deren Absterben ohne Hitze oder aggressive Medikamente verursachten.
Die neueste bahnbrechende Methode – bekannt als vibronisch getriebene Wirkung – zeigte eine Wirksamkeit von 99 Prozent gegen Laborkulturen menschlicher Hautkrebszellen und die Hälfte der Mäuse mit Melanomtumoren war nach nur einer Behandlung krebsfrei.
„Es handelt sich um eine völlig neue Generation molekularer Maschinen, die wir molekulare Presslufthämmer nennen“, sagte der Nanotechnologe Dr. James Tour von der Rice University.
Nahinfrarotlicht kann bis zu 10 cm tief in den Körper eindringen und Organe und Knochen ohne chirurgischen Eingriff erreichen. Lichtpartikel können zudem so funktionalisiert werden, dass sie sich ausschließlich an Krebszellen binden und so die Schädigung gesunder Zellen verringern.
Die Behandlung selbst ist hochgradig zielgerichtet, da die Farbstoffatome an die Rezeptoren der Krebszellen binden und gesunde Zellen weitgehend unberührt lassen. In Folgestudien wurde bereits gezeigt, dass die Behandlung Darmkrebs-, Prostatakrebs- und Brustkrebszellen abtötet.
Im nächsten Schritt wird ermittelt, ob dieser molekulare Presslufthammer auch Krebszellen beim Menschen zerstören kann.
„In dieser Studie geht es um eine andere Art der Krebsbehandlung durch den Einsatz mechanischer Kräfte auf molekularer Ebene“, sagte Ciceron Ayala-Orozco, ein Forscher bei Rice und einer der Hauptautoren der Studie.
Bei einer Ausweitung der Behandlung auf menschliche Patienten könnte die Wirkung weitreichend sein. Schätzungsweise 1,5 Millionen Amerikaner leben mit Melanomen, 1,4 Millionen haben Dickdarmkrebs und 300.000 Männer haben Prostatakrebs.
Im Jahr 2025 werden bei etwa 316.950 Frauen schwerer, invasiver Brustkrebs diagnostiziert.
Der unscheinbare Farbstoff, der in Krankenhäusern im ganzen Land zu finden ist, ist ein Hauptmerkmal vibronisch betriebener Wirkung.
Nachdem es an Rezeptoren auf Melanomzellen gebunden hat, wird es mit Infrarotlicht angegriffen, was ein Erdbeben in der Zelle auslöst. Die Farbstoffatome beginnen im Gleichklang zu vibrieren.
Die Elektronen des Farbstoffs synchronisieren sich zu einem „Plasmon“ – einer Welle kollektiver Bewegung. Diese Energie verbindet sich mit den natürlichen Schwingungen des Moleküls und lässt die gesamte Struktur 41 Billionen Mal pro Sekunde erzittern.
Die heftige Schwingungsenergie wird direkt in die Fettmembran der Zelle übertragen, wodurch nanometergroße Löcher aufreißen und Flüssigkeit und Fremdmoleküle eindringen können.
Ciceron Ayala-Orozco, ein Wissenschaftler von Rice und einer der Hauptautoren der Studie, sagte: „In dieser Studie geht es um eine andere Art der Krebsbehandlung mit Hilfe mechanischer Kräfte auf molekularer Ebene.“
Diese schnell wirkende mechanische Kraft sei so stark, dass „alles in ihrer Umgebung auseinandergerissen wird“, sagte Ayala-Orozco.
Die Krebszelle zerfällt, während die Löcher in ihrer Membran größer werden, und stirbt ohne weitere Medikamenten- oder Strahlenbehandlung ab.
Die Ergebnisse des texanischen Teams wurden in der Zeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.
Ayala-Orozco sagte: „Diese Moleküle sind einfache Farbstoffe, die die Menschen schon seit langer Zeit verwenden.“
„Sie sind biokompatibel, wasserstabil und können sich sehr gut an die fettige Außenhaut von Zellen anheften. Doch obwohl sie für die Bildgebung verwendet wurden, wusste man nicht, wie man sie als Plasmonen aktivieren kann.“
Nachdem Ayala-Orozco jahrelang versucht hatte, durch blaues Licht aktivierte Motoren gegen Tumore bei Mäusen wirksam zu machen, wandte sie sich nun der Erforschung völlig anderer Ansätze zu.
„Ich begann zu denken, dass ich vielleicht nicht unbedingt einen Motor brauchte, sondern ein Molekül, das Nahinfrarotlicht absorbiert, in der Hoffnung, dass dieses Molekül aktiviert werden und sich auf eine andere Art und Weise bewegen könnte – nicht unbedingt durch Rotation“, sagte er gegenüber Healio .
„Damals begann ich, über Moleküle namens Cyanine nachzudenken und die Zusammenhänge mit einer Eigenschaft aus der Photophysik, den sogenannten Plasmonen, zu verbinden, die ich während meiner Promotion zur Krebsbehandlung untersucht hatte. Sie werden durch Nahinfrarotlicht aktiviert. Irgendwann beschloss ich, das auszuprobieren.“
Im nächsten Schritt wird ermittelt, ob dieser molekulare Presslufthammer auch Krebszellen beim Menschen zerstören kann.
Die obige Grafik zeigt die geschätzten Krebsdiagnosen für 2025 nach Krebsart. Brust-, Prostata- und Lungenkrebs werden in diesem Jahr voraussichtlich die häufigsten Krebsarten sein.
Als die Forscher ihre Mikroskope auf andere Krebsarten richteten, machten sie eine aufregende Entdeckung: Die molekularen Presslufthämmer erwiesen sich als ebenso verheerend gegen Prostata-, Brust- und Dickdarmkrebszellen in Petrischalen.
„Egal welche Linie, wir können 100 Prozent der Zellkulturen eliminieren“, sagte Ayala-Orozco.
Die Universität müsse mit einem privaten Unternehmen zusammenarbeiten, um ihre Kapazitäten zu erweitern, behördliche Hürden zu überwinden und „hoffentlich innerhalb von fünf bis sieben Jahren“ mit Versuchen am Menschen zu beginnen, sagte Ayala-Orozco.
Daily Mail
