Effektive Internalisierung von Lipid-Nanopartikeln für die photodynamische Krebstherapie

Um Krebstherapeutika zu Tumorzellen zu bringen, müssen die Membranen der Zellen überwunden werden. Ein Forscherteam hat mit Lipid-Nanopartikeln, die das Reagenz EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) enthalten, einen einfachen Weg gefunden, dies zu erreichen. Wie das Team im Journal berichtet Angewandte Chemieist ein ungewöhnlicher Wirkungsmechanismus von EDTA für diese nützliche Wirkung verantwortlich.

Eine der größten Herausforderungen in der Krebstherapie ist die gezielte Abgabe von Medikamenten, die in Nanopartikeln enthalten sind, an Tumorzellen, wo sie dann die Zellen töten können. Leider sind Zellmembranen sehr selektiv in Bezug auf das, was sie passieren lassen. Rezeptoren auf der Membranoberfläche fungieren normalerweise als Torwächter, aber es ist schwierig, den genauen molekularen Schlüssel zu finden, um sie zu entsperren.

Liposomen bieten eine Alternative: Diese nanoskaligen Lipidkügelchen verschmelzen einfach mit der Zellmembran und transportieren dabei ihre therapeutische Nutzlast in die Zelle. Es wird jedoch immer noch nach einer effizienteren intrazellulären Aufnahme gesucht, um die Arzneimittelwirksamkeit zu erhöhen.

Gang Zheng und Kollegen vom Princess Margaret Cancer Center und der University of Toronto, Kanada, haben sich EDTA als neuen Zugang zu Krebszellen genauer angesehen. EDTA kann Metallionen chelatieren, also sicher binden und aus ihrer Umgebung entfernen. In der Biomedizin wird EDTA zur Behandlung von Schwermetallvergiftungen und als Kontrastmittel für Bioimaging eingesetzt.

Zheng und das Team stellten die Hypothese auf, dass der Chelateffekt auch als Zellöffner nützlich sein könnte. Wie Zheng erklärt: „Eine hohe EDTA-Konzentration ist dafür bekannt, Bakterienmembranen zu permeabilisieren, indem sie Metalle (z. B. Calciumionen) auf ihren Membranen chelatisiert Konzentration, die für menschliche Zellen nicht toxisch ist.“

Das Team baute daher eine EDTA-Lipid-Verbindung in mit Wirkstoffen beladene Liposomen ein, um sie in Tumorzellen zu transportieren. Die experimentellen Ergebnisse übertrafen sogar ihre Erwartungen und zeigten eine drastisch verbesserte Internalisierung in beiden Zelllinien und in einem Mausmodell. Bei tumorinfizierten Mäusen führte das Medikament – ​​Porphyrine, die für die photodynamische Therapie verwendet werden – zu einem Rückgang des Tumors und verbesserte die Überlebensraten der Mäuse signifikant.

Zur großen Überraschung des Teams hatte der Chelateffekt jedoch nichts mit der verstärkten Internalisierung zu tun. „Dieser Prozess ist völlig unabhängig von seinen Metall-Chelat-Eigenschaften“, sagt Zheng über die Ergebnisse des Teams. Stattdessen entdeckte die Gruppe, dass EDTA wie ein Detergens wirkte, um die Eigenschaften der Zellmembran zu verändern und sie flüssiger und flexibler zu machen, um die Aufnahme von Nanopartikeln zu fördern.

Die Gruppe plant nun, diesen neu entdeckten Mechanismus auf eine allgemeine EDTA-Lipid-basierte Strategie für Zellen anzuwenden, um liposomale Nanopartikel für eine verbesserte Therapie zu absorbieren.