Diagnose und Therapie

Radioaktive Metallkomplexe gegen Tumoren

Radioaktive Metallkomplexe sollen künftig in der Diagnose und Therapie von Tumoren eingesetzt werden. Am Anorganisch-Chemischen Institut der Universität Heidelberg forscht ein Team an der Entwicklung sogenannter radiopharmazeutischer Tracer für neue Radiopharmaka.

radioaktive Metallkomplexe

Schematische Darstellung des Aufbaus radioaktiver Metallkomplexe | © Miriam Starke, Peter Comba

Bei radiopharmazeutischen Tracern wird ein „biologischer Vektor eingesetzt, um krankes Gewebe im Organismus ausfindig zu machen. Dieser Vektor – ein Peptid oder Antikörper – erhält hierfür eine Markierung mit einem radioaktiven Element und wird dem Patienten verabreicht. Die strahlende Einheit reichert sich an und je nach Zerfallsprozess des Elements kann die Strahlung Tumorzellen sichtbar machen oder zerstören. „Ein wichtiger Vorteil dieser Methode ist, dass damit auch einzelne Zellen gefunden und somit sehr kleine Tumoren therapiert werden können“, erläutert Prof. Comba.

Rezidivierendes malignes Melanom

Aufgrund neuer therapeutischer Ansätze sind Tumore zwar sehr viel besser zu behandeln, aber immer noch nur sehr selten heilbar. Wissenschaftlern der FAU ist es nun gelungen, die tumorzerstörenden Zelltypen des Immunsystems zu identifizieren und damit erstmals von den tumorfördernden zu unterscheiden.

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Für die Sichtbarmachung oder Zerstörung der Tumoren müssen nur geringe Konzentrationen verwendet werden, da ihre Radioaktivität entsprechend hoch ist. Hier werden pico- bis nanomolare Lösungen verwendet, deren Konzentration etwa eine Million Mal kleiner ist als die Natriumionen im Blut. Nach Prof. Comba gibt es viele Gründe, biologische Vektoren mit radioaktiven Metallionen zu markieren. Einer davon ist die Vielzahl der verwendbaren Elemente und Isotope, die sowohl über eine ideale Halbwertszeit als auch über Energie für die Anwendungen verfügen. Dabei werden die Metallionen an organische Moleküle, sogenannte bifunktionale Chelatoren (BFCs), gebunden, die an den Tumor-suchenden biologischen Vektoren befestigt sind.

Aber bisher ist es schwierig, eine schnelle Markierung, eine sehr geringe Konzentration und eine hohe Stabilität zu erzielen. Das Team von Prof. Comba konzentriert sich daher bei der Entwicklung der speziellen Tracermoleküle auf BFCs, die in ihrer Struktur der besonders stabilen Diamantgeometrie gleichen. In vorherigen Versuchen konnten die Heidelberger Forscher bereits zeigen, dass diese BFCs eine aussichtsreiche Plattform für die Entwicklung von radiopharmazeutischen Tracern mit Kupferionen – hier Kupfer-64 – sind.

Stabile Bindungen und effiziente Markierungen

Die Markierung der Tracer mit radioaktiven Metallionen muss jedoch sehr schnell und effizient erfolgen. Damit die biologischen Vektoren nicht beschädigt werden, muss die Markierung unter physiologischen Bedingungen geschehen. Für eine erfolgreiche Markierung muss auch das radioaktive Atom sehr stabil an das BFC gebunden sein. „Es darf auf dem Weg zur Tumorzelle unter keinen Umständen verloren werden“, sagt Prof. Comba. „Da sich die Radioaktivität dann im ganzen Körper verteilt, wäre dies ein Verhängnis für scharfe Bilder oder die selektive Zerstörung von Tumorzellen.“

Aufbauende Arbeiten wie die Doktorarbeit von Dr. Katharina Rück konzentrierten sich auf die Synthese neuartiger bifunktionaler Chelatoren für radioaktive Metallionen, wie Actinium 225, da hierfür bisher noch kein BFC existierte. Zusammen mit Kollegen aus Kanada, die die radiochemischen Studien durchgeführt hatten, wurden die neuen BFCs untersucht. Sie zeigten besonders vielversprechende Ergebnisse mit den Radiometallen Indium-111 für die Diagnostik und Actinium-225 für die Therapie. Das bedeutet, dass der bis auf das Metallion gleiche Tracer für Diagnostik und Therapie eingesetzt werden kann. Als nächstes erfolgt die Bindung an biologische Vektoren und der Test in Tierversuchen.

Quelle: idw/Universität Heidelberg, 12.09.2017

Originalpublikation:

P. Comba, U. Jermilova, C. Orvig, B.O. Patrick, C.F. Ramogida, K. Rück, C. Schneider, M. Starke: Octadentate picolinic acid based bispidine ligand for radiometal ions. Chemistry – A European Journal (published online 16 August 2017), doi: 10.1002/chem.201702284