Forscher entwickeln neuartige kovalente organische Strukturen für eine präzise Verabreichung von Krebsmedikamenten

Ein Forscherteam der NYU Abu Dhabi (NYUAD) unter der Leitung des Programmleiters für Chemie, Ali Trabolsi, hat nanoskalige kovalente organische Gerüstverbindungen (nCOFs) entwickelt, kristalline organische Polymere, die mit Peptiden modifiziert wurden, um die aggressivste Form von Brustkrebs zu behandeln, den sogenannten dreifach negativen Brustkrebs (TNBC).

Die Peptide ermöglichen es den COFs, den Wirkstoff in der sauren Umgebung des Tumors freizusetzen. So wird sichergestellt, dass hohe Konzentrationen des Wirkstoffs direkt an den Tumor gelangen. Dies erhöht die Wirksamkeit der Behandlung und minimiert gleichzeitig die Auswirkungen auf gesundes Gewebe.

Diese neuartige Behandlungsmethode bietet Hoffnung auf einen neuen Ansatz zur Behandlung von dreifach negativem Brustkrebs, der schneller wächst und sich ausbreitet als andere Formen von Brustkrebs. Es gibt weniger Behandlungsmöglichkeiten und die Prognose ist in der Regel schlechter.

Während Peptide bereits früher für die gezielte Verabreichung verwendet wurden, stellt ihre Konjugation mit COFs einen innovativen Ansatz auf diesem Gebiet dar. In dem Artikel mit dem Titel „cRGD-Peptide Modified Covalent Organic Frameworks for Precision Chemotherapy in Triple-Negative Breast Cancer“ veröffentlicht im Journal ACS Angewandte Materialien und Schnittstellenbeschreiben die Forscher den Prozess der Entwicklung von alkinfunktionalisierten nCOFs, die chemisch mit zyklischen RGD-Peptiden modifiziert wurden (Alkyn-nCOF-cRGD).

Diese Konfiguration wurde entwickelt, um speziell auf αvβ3-Integrine abzuzielen, die in TNBC-Zellen überexprimiert werden. Die nCOFs sind biokompatibel und wurden so konstruiert, dass sie unter sauren Bedingungen selektiv zerfallen, was die präzise und lokalisierte Freisetzung von Doxorubicin ermöglicht, einem Chemotherapeutikum, das in den nCOFs eingekapselt wurde.

Farah Benyettou, eine der führenden Forscherinnen des Teams, sagte: „Unser innovativer Ansatz mit peptidkonjugierten COFs bietet eine hochgradig zielgerichtete Behandlungsmethode für dreifach negativen Brustkrebs. Indem wir uns auf die saure Umgebung von Tumoren konzentrieren, können wir die Chemotherapie genau dort einsetzen, wo sie am dringendsten benötigt wird. So verringern wir die Nebenwirkungen und verbessern die Behandlungsergebnisse. Die Peptide wirken wie ein Schlüssel, der die Tür der Krebszellen öffnet, sodass das Medikament eindringen und seine Wirkung genau dort entfalten kann, wo es benötigt wird.“

Diese Forschung ist besonders in den Vereinigten Arabischen Emiraten von Bedeutung, wo die Brustkrebsrate besonders hoch ist. Bestehende Arzneimittelverabreichungssysteme weisen häufig erhebliche Nachteile auf, wie z. B. unspezifische Verteilung, Schwankungen des Arzneimittelplasmaspiegels, schnelle Clearance und Nebenwirkungen auf gesundes Gewebe. Die erfolgreichen In-vitro- und In-vivo-Ergebnisse dieser Studie unterstreichen nicht nur die fortschrittlichen Zielfähigkeiten der nCOFs, sondern setzen auch neue Maßstäbe für die personalisierte Krebstherapie.

„Unsere Forschung hat einen intelligenteren Weg zur Bekämpfung der aggressivsten und invasivsten Form von Brustkrebs geschaffen“, sagte Trabolsi.

„Diese Technologie ermöglicht einen gezielten Ansatz für die Krebstherapie und schließt damit nicht nur bestehende Lücken in der Arzneimittelverabreichungsforschung, sondern stellt auch einen entscheidenden Schritt hin zu einer personalisierten Medizin in der Krebsbehandlung dar, die sowohl wirksamer als auch weniger schädlich für die Patienten ist“, sagte Benyettou.