Studie

Vom Labor zum Medikament: Nanopartikel gegen Krebs

In einem Konsortium des Universitätsklinikums Jena wird an der Entwicklung multifunktioneller magnetischer Nanopartikel gearbeitet, die zur Detektion und Bekämpfung von Krebs eingesetzt werden sollen.

Optischer CT-Scanner

NoCanTher-Mitarbeiterin Dr. Felista Tansi arbeitet mit einem speziellen optischen-CT-Scanner. | UKJ

„Wir wollen den Labormaßstab hinter uns lassen“, formulierte Prof. Dr. Ingrid Hilger vor gut vier Jahren das Ziel des europäischen Forschungsverbundes NoCanTher. Die Leiterin der Arbeitsgruppe experimentelle Radiologie am Uniklinikum Jena setzt in dem Konsortium ihre Arbeit an der Entwicklung multifunktioneller magnetischer Nanopartikel fort, die zur Detektion und Bekämpfung von Krebs eingesetzt werden sollen.

Kombination der einzelnen Aufnahmen zu einem 3D-Bild der Zellarchitektur

Nanopartikel dringen leicht in Zellen ein. Wie sie sich dort verteilen und was sie bewirken, zeigen nun erstmals hochaufgelöste 3-D-Mikroskopie-Aufnahmen an BESSY II. So reichern sich bestimmte Nanopartikel bevorzugt in bestimmten Organellen der Zelle an.

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Die Idee: Die Nanoteilchen sollen nicht nur so ausgestattet sein, dass sie zielgerichtet den Weg auch zu kleinsten Tumorabsiedlungen finden und diese im MRT gut sichtbar machen können. Durch ihre Magneteigenschaft können sie auch unmittelbar am Tumor Induktionswärme erzeugen und so die Wirkung von Krebsmedikamenten verstärken. Mit einer entsprechenden chemischen Ausstattung könnten die Partikel sogar als Transporter dienen und Chemotherapeutika direkt zu den Tumorzellen bringen.

Kontrollierte Therapiestudie mit Patienten

Ein großes Stück des Entwicklungsmarathons haben die NoCanTher-Wissenschaftler von zehn Partnerinstitutionen aus fünf europäischen Ländern schon erfolgreich hinter sich gebracht. Dazu gehörten experimentelle Studien zur Anbindung von Trägersubstanzen, spezifischen Antikörpern und Zytostatika, Machbarkeits- und Wirksamkeitstests in Zellkulturen bis hin zu Tierversuchen, in denen sich das Wirkprinzip der Nanopartikel bestätigen ließ. Ingrid Hilger: „Wir konnten in Zellkulturen und im Tiermodell die Sicherheit und die Wirksamkeit der Nanopartikelformulierungen gegen Brust- und Bauchspeicheldrüsenkrebs nachweisen.“

Dann galt es, die Nanopartikel im größeren Maßstab herzustellen und alle Prozessschritte so auszurichten, dass sie die strengen Qualitätsrichtlinien der Arzneimittelproduktion erfüllen. Das Team von Ingrid Hilger arbeitete an der Feinabstimmung der medikamentösen und der thermischen Wirkung der Partikel, um sie genau an die physiologischen Vorgänge im menschlichen Körper anzupassen – schließlich sollen die Nanopartikel bei der Behandlung von Krebspatienten eingesetzt werden. „Genau das nehmen wir jetzt in Angriff“, so Ingrid Hilger, „unsere Partner im Vall d'Hebron Institut für Onkologie in Barcelona starten nun in Spanien eine kontrollierte Therapiestudie mit Patienten.“ In diese klinische Phase-I-Studie werden Patienten mit fortgeschrittenem Bauchspeicheldrüsenkrebs aufgenommen, der nicht operiert werden kann. Für diese Patientengruppe gibt es derzeit keine wirksamen Therapien.

„Wir hoffen, dass sich unsere präklinischen Ergebnisse beim Menschen bestätigen lassen und die durch die Nanopartikel hervorgerufene lokale Wärme die Tumorzellen empfindlicher macht für die Chemotherapie“, so Ingrid Hilger. „Damit könnten wir der klinischen Anwendung dieses Nanotherapieansatzes gegen Krebs einen großen Schritt näher kommen.“

 

Originalpublikationen:

Felista L. Tansi, et al. Effect of Matrix-Modulating Enzymes on the Cellular Uptake of Magnetic Nanoparticles and on Magnetic Hyperthermia Treatment of Pancreatic Cancer Models In Vivo,  Nanomaterials (Basel), 2021 Feb 9;11(2):438.  doi.org/10.3390/nano11020438

Susann Piehler, Lena Wucherpfennig, et al. Hyperthermia affects collagen fiber architecture and induces apoptosis in pancreatic and fibroblast tumor hetero-spheroids in vitro, Nanomedicine. 2020 Aug; 28:102183. doi.org/10.1016/j.nano.2020.102183

Mourad Sanhaji, Julia Göring, et al. The phenotype of target pancreatic cancer cells influences cell death by magnetic hyperthermia with nanoparticles carrying gemicitabine and the pseudo-peptide NucAnt. Nanomedicine. 2019 Aug; 20: 101983. doi.org/10.1016/j.nano.2018.12.019



Quelle: UKJ, 26.02.2021