Erfassung der Chemie von Radium-223 zur Krebsbehandlung

Wissenschaftler benötigen ein besseres Verständnis der Chemie des Radiums, um das Isotop Radium-223 (Ra-223) gezielt auf Krebszellen anwenden zu können. Nach der Abgabe kann Ra-223 diese Zellen mit Alphateilchen, einer Art Strahlung, zerstören.

In einer Studie aus dem Jahr 2022, veröffentlicht in Chemische KommunikationForscher untersuchten die Chemie von Radium, indem sie untersuchten, wie es mit zwei Chelatoren oder Bindungsmolekülen namens Macropa und DOTA interagiert. Ärzte nutzen beide Chelatoren in der gezielten Alpha-Krebstherapie. Durch Experimente und computergestützte Modelle entdeckten die Forscher, dass Macropa der stärkste bisher identifizierte Chelator zur Bindung von Radium ist. Sie gewannen auch Informationen darüber, wie sich Struktur und Eigenschaften dieser Chelatoren darauf auswirken, wie gut sie an Radium binden.

Bisher gab es nur wenige Versuche, Informationen darüber zu erhalten, wie Radium mit bekannten Chelatoren bindet. Um diese Lücke zu schließen, nutzten Wissenschaftler des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) Experimente und computergesteuerte Modelle, um mehr über zwei hochmoderne Bindungsmoleküle zu erfahren: Macropa und DOTA. Die Forscher wussten bereits, dass diese beiden Moleküle das Radiumion in Wasser binden können, sie wussten jedoch nicht, wie stabil diese Bindungen waren. In früheren Studien wurden nur einfache organische Moleküle untersucht, die für den Einsatz in der Medizin weniger relevant sind.

Die Arbeit ergab, dass der Ra-Macropa-Komplex unter normalen biologischen Bedingungen eine stabilere Bindung aufwies als alle anderen untersuchten Ra-Komplexe. Der Ra-DOTA-Komplex war nur mäßig stabil, wenn das Natriumion vorhanden war, aber seine Stabilität nahm unter natriumfreien Bedingungen zu. Die Studie zeigte, dass, wie Wissenschaftler bereits vermutet hatten, Chelatoren mit Radium Bindungen eingehen, die hauptsächlich ionisch sind. Das bedeutet, dass hoch geladene Chelatoren hochstabile Komplexe bilden können.

Die Studie machte aber auch deutlich, wie wichtig es ist, die Auswirkungen von Natrium und anderen im Körper vorhandenen konkurrierenden Ionen zu untersuchen, wenn man die richtigen Chelatoren für eine gezielte Alpha-Therapie auf Ra-223-Basis findet. Wissenschaftler müssen ionische Wechselwirkungen, Metallionenselektivität und die chemische Zusammensetzung des Chelators berücksichtigen, wenn sie Moleküle zur Stabilisierung von Radium entwerfen.

Ra-223 wurde bereits von der Food and Drug Administration zur Behandlung von Prostatakrebspatienten zugelassen, deren Krebs sich auf die Knochen ausgebreitet hat. Diese Forschung ist von Bedeutung, da sie bedeutet, dass Ra-223 auch Krebserkrankungen außerhalb des Knochens behandeln könnte. Es liefert Informationen über die spezifische Art von Chelatoren, die erforderlich sind, um dieses radioaktive Ion erfolgreich an ein Molekül zu binden, das es direkt zum Krebs im Körper transportieren kann.

Dieses neue Wissen über die Eigenschaften von Radium wird Forschern dabei helfen, den bestmöglichen Chelator zur Bindung von Ra-223 zu finden und seinen Einsatz in der Krebstherapie zu erweitern. Ra-223 ist im National Isotope Development Center des DOE Isotope Program erhältlich.