Wie können die negativen Auswirkungen einer Chemotherapie verringert und gleichzeitig ihre Wirksamkeit gesteigert werden? Die Antwort ist von Natur aus recht einfach, aber sehr schwierig umzusetzen: Es ist notwendig, eine gezielte Abgabe des Arzneimittels an die Tumorzellen zu erreichen. Eine der vielversprechendsten Methoden besteht darin, das Arzneimittel so zu verpacken, dass es seine therapeutischen Eigenschaften nur beim Erreichen von Krebszellen ausübt, ohne sich im Blutkreislauf zu „öffnen“ und sich nicht für gesunde Zellen „anzuziehen“.
Die Entwicklung solcher Methoden wird vom wissenschaftlichen Team des Labors für Anorganische Nanomaterialien von NUST „MISiS“ durchgeführt. Vor nicht allzu langer Zeit haben Wissenschaftler einen Weg gefunden, die Anfälligkeit von Krebszellen für Antitumor-Medikamente mit dem Wirkstoff Doxorubicin signifikant zu erhöhen. Dazu wurden Bornanopartikel, die das Medikament tragen, mit Folsäure angereichert, die Krebszellen etwa 1000-mal aktiver als üblich aufnehmen.
Antitumormittel, die den Wirkstoff Doxorubicin enthalten, gehören zu den weltweit am häufigsten verwendeten. Sie werden zur Behandlung von Leukämie, Muskelkrebs, Sarkom und einer Reihe anderer bösartiger Neubildungen angewendet. Wenn die Substanz in den Blutkreislauf gelangt, bindet sie sich ziemlich aktiv an verschiedene Verbindungen und wird sowohl von betroffenen als auch von normalen Zellen gleichermaßen gut absorbiert. Das Problem ist, dass große Dosen erforderlich sind, um die Wirkung zu erzielen, und die „Unleserlichkeit“ von Doxorubicin schädlich für gesunde Zellen ist.
Im Jahr 2017 wurde ein Team von Wissenschaftlern von NUST „MISiS“ in Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum für Onkologie benannt N.N. Blokhina führte Experimente zur Bindung von Doxorubicin mit biokompatiblen Bornitrid-Nanopartikeln durch, die sich aufgrund einer ähnlichen Molekülstruktur gut mit dem Wirkstoff verbinden.
In-vitro-Experimente waren positiv und zeigten, dass Nanopartikel Doxorubicin effizient an Zellen abgeben und das Arzneimittel erst dann freisetzen, wenn sie in die Zelle gelangen, wodurch der Abbau von Doxorubicin im Blutkreislauf blockiert wird, bis das Arzneimittel die Zellen erreicht. Somit wurde es möglich, die therapeutische Dosierung zu reduzieren.
Dies löste jedoch nicht alle Probleme: Die Krebszellen mussten gezwungen werden, das Medikament aktiver als andere zu absorbieren - damit gesunde Zellen keine Zeit hatten, es einzufangen.
Wissenschaftler von NUST "MISiS" setzten die Forschung fort und fanden einen Weg, Doxorubicin so zu "verpacken", dass seine Wirkung gesteuert wird. Die erhaltene Methode basiert auf den strukturellen Merkmalen von Krebszellen: Sie teilen sich äußerst aktiv, und um mehr Nahrung zu erhalten, befindet sich eine große Anzahl von Folsäurerezeptoren auf ihrer Oberfläche. Es ist uns besser bekannt als Vitamin B9 - es ist notwendig für das Wachstum und die Entwicklung des Kreislauf- und Immunsystems.
„Im Vergleich zu gesunden gibt es auf der Oberfläche von Krebszellen etwa tausendmal mehr Folsäure-Rezeptoren“, sagt Elizaveta Permyakova, Wissenschaftlerin am Inorganic Nanomaterials Laboratory am NISU MISiS. - In unserer neuen Studie haben wir die Eigenschaften von Bornitrid und Folsäure kombiniert. "Wir haben zunächst Folsäure kovalent an die Nanopartikel gebunden und dieses Abgabesystem dann mit Doxorubicin gesättigt."
Die Beladung der Nanopartikel mit dem Präparat wurde spektrophotometrisch ausgewertet: Der Wirkstoff Doxorubicin selbst ist eine hellrote wasserlösliche Verbindung, so dass die wässrige Lösung von Doxorubicin auch eine gesättigte rote Farbe aufweist. Nach Zugabe von an Folsäure gebundenen Bornitrid-Nanopartikeln zu dieser Lösung bindet sich alles Doxorubicin an die Partikel und die Lösung wird wieder klar. Die Verwendung dieses Abgabesystems verringert die unspezifischen Wechselwirkungen von Doxorubicin und erhöht vermutlich die Genauigkeit der Arzneimittelabgabe an Krebszellen. Die Ergebnisse der Studie werden in der Fachzeitschrift Nanomaterials veröffentlicht.
Zur Bestätigung der therapeutischen Aktivität wurde derzeit eine Reihe von
In-vitro- Experimenten am russischen Onkologie-Forschungszentrum für Onkologie gestartet. N.N. Floh unter Verwendung verschiedener Kulturen menschlicher Krebszellen.