Mit dem „Nano-U-Boot” zur Tumorzelle

Von: Frank Bretschneider, dapd
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carsten schmuck / krebsforscher
Ein Team um den Forscher und Chemiker Carsten Schmuck will die Grundlage dafür schaffen, dass künftig Medikamente vor allem in der Krebstherapie gezielt dort im Körper zur Verfügung stehen, wo sie wirken sollen - im Tumor. Foto: dapd

Essen. Auf Mikrobengröße geschrumpfte US-Mediziner lassen sich in einem ebenso winzigen U-Boot in den menschlichen Körper injizieren und zum Ort der Operation bringen: Sie sollen ein Blutgerinnsel im Gehirn eines hochkarätigen Überläufers entfernen.

Die bizarre Idee aus dem Hollywood-Klassiker „Die phantastische Reise” (1966) könnte Pate gestanden haben für ein Forschungsprojekt, an dem Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen arbeiten. Natürlich geht es dabei nicht um das Schrumpfen von Menschen. Ein Team um den Chemiker Carsten Schmuck will die Grundlage dafür schaffen, dass künftig Medikamente vor allem in der Krebstherapie gezielt dort im Körper zur Verfügung stehen, wo sie wirken sollen - im Tumor. „Das ist die große Herausforderung in der Krebstherapie”, sagt Schmuck.

Denn bislang wirken Krebsmedikamente auch dort, wo sie unerwünscht sind. Sie sollen die sich schnell teilenden Tumorzellen abtöten, greifen dabei aber auch gesunde Körperzonen an, in denen sich Zellen mit ebenfalls hohem Tempo erneuern - zum Beispiel Haare. Das ist der Grund, warum eine Chemotherapie schwere Nebenwirkungen wie Haarausfall mit sich bringt und deshalb nur zyklisch und in bestimmten Dosierungen eingesetzt werden kann.

Weniger Nebenwirkungen sind das Ziel

„Ein Krebsmedikament ist per se ein Zellgift. Das Problem besteht darin, dem Patienten so viel von dem Zellgift zu injizieren, dass die Krebszellen absterben und der Betroffene zugleich nicht unter zu starken Nebenwirkungen leidet”, erklärt Schmuck. Er fügt hinzu: „Wenn es gelänge, ein Medikament gezielt zum Tumor zu bringen, könnte man den Erfolg der Therapie erhöhen und Nebenwirkungen deutlich reduzieren.”

An diesem Punkt setzen die Wissenschaftler des „Center for Nanointegration” der Universität auf die „U-Boot”-Idee. Die Chemiker forschen an der Entwicklung von Nanokapseln aus Kunststoff-Molekülketten mit besonderen Eigenschaften für den Transport im menschlichen Körper.

Nanokugeln sind mit weniger als einem zehntausendstel Millimeter Durchmesser unvorstellbar klein. Ihre Größe verhält sich zu etwa einem Fußball wie die Größe eines Fußballs zur Erdkugel mit ihren rund 12.700 Kilometern Durchmesser.

Nanokugeln reagieren auf Signale der Krebszelle

In diese winzigsten Kugeln könnten Medikamente „verpackt” und die so bestückten „Nano-U-Boote” dann auf ihre Reise durch die Körperbahnen zum Tumor geschickt werden. Weil das Tumorgewebe löchriger ist als gesundes Gewebe, könnten die Nanokugeln gezielt in das Krebsgeschwür eindringen, sagt Schmuck.

Doch wie wird das Medikament dann aus seiner Ummantelung entlassen? Die Chemiker setzen dazu auf eine spezielle „Programmierung” der Kunststoff-Moleküle, die die Nanokapseln bilden. Die Moleküle, die wie eine Art Klettverschluss miteinander verbunden sind, sollen auf bestimmte Eigenschaften der Krebszelle reagieren.

„Tumorzellen sind saurer als gewöhnliche Körperzellen, sie haben also einen niedrigeren pH-Wert”, sagt Schmuck. Dieser Unterschied könne wie ein chemisches Signal für die Nanokapseln wirken: „Auf diesen höheren Säuregrad reagiert die Ummantelung der Kapsel. Sie zerfällt und gibt das eingeschlossene Medikament frei, das auf diesem Weg keine gesunden Körperzellen beeinflusst.”

Von der Entwicklung solcher „Programmierungen” von Nanomaterialien in der Grundlagenforschung bis hin zum praxistauglichen Einsatz in der Krebstherapie ist es aber noch ein weiter Weg. Derzeit sei das „Nano-U-Boot” noch Zukunftsmusik, aber „die ersten wichtigen Schritte” seien getan, merkt Schmuck an. In zehn Jahren könnte ein solches Verfahren nach seiner Einschätzung Realität geworden sein.
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