Eine Kombination aus mehrkernigen magnetischen Nanopartikeln und Chemotherapeutika erzielt eine höhere Wirksamkeit gegen Krebszellen

Der Weg zur Heilung von Krebs ist nicht einzigartig, da die Krankheit ein äußerst komplexer Prozess ist. Bei der effektiven Beseitigung eines Tumors sind mehrere Faktoren beteiligt, und daher ist die Fähigkeit, verschiedene Strategien gegen Krebs zu haben, in dieser Hinsicht von entscheidender Bedeutung.

In einer aktuellen Studie schlagen Forscher des Instituts „IMDEA Nanociencia“ die Verwendung von mehrkernigen magnetischen Nanopartikeln vor, einem neuen Typ, für den es kaum Studien zu seiner Wirksamkeit gegen Krebs in physiologischen Umgebungen gibt. Konkret analysiert ihre Studie die Auswirkungen von mehrkernigen Nanopartikeln auf verschiedene Krebszelllinien.

Multicore-Nanopartikel sind Aggregate kleinerer Nanopartikel. Die Auswahl dieser Multicore-Nanopartikel erfolgte aufgrund der Tatsache, dass sie bei magnetischen Hyperthermieprozessen zu den am stärksten erhitzten gehören.

Bei der magnetischen Hyperthermie wird das magnetische Material – in diesem Fall die Nanopartikel – einem alternierenden Magnetfeld ausgesetzt, das seine Temperatur kontrolliert erhöht. Wenn diese Partikel hypothetisch in der Umgebung eines Tumors gefunden würden, würden sie die Tumorzellen über ihre kritische Temperatur erhitzen, was zum Absterben der Krebszellen und zur Deaktivierung des Tumors führen würde.

Derzeit wird die magnetische Hyperthermie in einigen Krankenhäusern weltweit in klinischen Tests getestet. Daher ist Forschung von entscheidender Bedeutung, damit alternative Behandlungen Patienten erreichen und bei allen Tumorarten eingesetzt werden können.

In ihrer Arbeit untersuchten die Forscher die Wirksamkeit zweier unterschiedlicher Nanopartikelmorphologien bei der Reduzierung der Lebensfähigkeit von Krebszelllinien. Darüber hinaus fügten sie der Oberfläche der Nanopartikel zwei Arten von Antikrebsmolekülen hinzu, um die Wirkung zu verstärken: ein Chemotherapeutikum und Mikro-RNAs. Mikro-RNAs sind kleine Moleküle der Ribonukleinsäure (RNA), die in diesem Fall als Tumorsuppressoren wirken.

Die modifizierten Nanopartikel wurden von kommerziellen Zelllinien verschiedener Krebsarten aufgenommen: Bauchspeicheldrüsenkrebs, Aderhautkrebs, Lungenkrebs, Dickdarmkrebs und Brustkrebs. Die Verwendung dieser Zelllinien gibt Wissenschaftlern auf der ganzen Welt die Möglichkeit, die Ergebnisse verschiedener Experimente an denselben Zellen unter reproduzierbaren Bedingungen zu vergleichen.

Die Lebensfähigkeit von Tumorzellen wurde sehr umfassend untersucht und alle möglichen Kombinationen wurden verglichen: unveränderte Nanopartikel, modifiziert durch Zugabe eines Chemotherapeutikums oder durch Zugabe von Mikro-RNAs oder beides. Und alle oben genannten Möglichkeiten wurden unter dem Einfluss von Hyperthermie-Erhitzung untersucht.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Kombination der drei Therapien – Krebsmedikamente, Genregulation durch Mikro-RNAs und magnetische Hyperthermie – die besten Ergebnisse lieferte. Die Zelllebensfähigkeit wird im Allgemeinen stärker beeinträchtigt, wenn die Wirkungen der beiden Therapien zusammengenommen werden. Die Studie, kürzlich veröffentlicht im Zeitschrift für Kolloid- und Grenzflächenwissenschaftenthüllt alle Einzelheiten dieser umfassenden Arbeit.

Die Bindung von Antikrebsmolekülen an magnetische Nanopartikel ist sehr relevant. Die Antikrebswirkung der Moleküle selbst wird hauptsächlich durch Erwärmung mittels magnetischer Hyperthermie verstärkt.

Darüber hinaus dienen Nanopartikel als Vehikel, um Mikro-RNAs dorthin zu bringen, wo sie am besten geeignet sind, da sie nicht wasserlöslich sind und ein Transportmittel zur Zelle benötigen. Die Freisetzung von Medikamenten, die an Nanopartikel gebunden sind, erfolgt langsamer, da ihre Halbwertszeit länger ist und der Prozess daher besser kontrollierbar ist. Die dem Patienten verabreichte Dosis würde ebenfalls reduziert, was die Nebenwirkungen nach der Chemotherapie verringert.

Bei einer so komplexen Krankheit wie Krebs sind daher auch die Lösungen komplex. Es gibt keine einzige Behandlung für eine vollständige Heilung, aber es besteht die Möglichkeit, für jeden Tumortyp und jede Person eine wirksame Behandlung aus verschiedenen Aspekten der personalisierten Medizin und der Nanomedizin anzugehen.

Derzeit ist die Anwendung von Nanopartikeln gegen Krebs in der klinischen Praxis aus mehreren Gründen nicht weit verbreitet. Es ist eine intratumorale Verabreichung der Nanopartikel erforderlich, die nach der Behandlung im Körper verbleiben; und es gibt noch keine Studien zu ihrem Langzeitverhalten.

Positiv ist, dass die Hyperthermie-Behandlung mit Nanopartikeln eine Methode der „physikalischen Wirkung“ ist, bei der es schwieriger ist, Resistenzen zu entwickeln – wie dies bei manchen Chemotherapie-Behandlungen der Fall ist – und die auch auf andere Tumorarten übertragbar ist. Krebsbehandlungen auf der Grundlage personalisierter Nanomedizin mit Nanopartikeln sind sehr vielversprechend, da sie Medikamente oder therapeutische Wärme direkt in die Krebszellen einbringen und so eine sehr präzise Wirkung erzielen.