Verschiedene Arten herkömmlicher Krebstherapien, wie Strahlentherapie oder Chemotherapie, zerstören neben Krebszellen auch gesunde Zellen. In fortgeschrittenen Krebsstadien kann der Gewebeverlust durch Behandlungen erheblich und sogar tödlich sein. Modernste Krebstherapien, die Nanopartikel verwenden, können Krebszellen gezielt angreifen und gesundes Gewebe schonen.
Aktuelle Studien haben gezeigt, dass pflanzliche Nanopartikel (pdNPs) mit therapeutischer Wirkung eine wirksame Alternative zu herkömmlichen Krebsbehandlungen sein können. Bisher wurden jedoch keine pdNPs als Therapeutika gegen Krebs zugelassen.
Reiskleie ist ein Nebenprodukt, das bei der Reisraffinierung entsteht und nur begrenzt nutzbar und von geringem kommerziellen Wert ist. Es enthält jedoch mehrere Verbindungen mit krebshemmenden Eigenschaften, wie z. B. γ-Oryzanol und γ-Tocotrienol.
Um diese therapeutischen Eigenschaften von Reiskleie zu erforschen, entwickelte ein Forscherteam unter der Leitung von Professor Makiya Nishikawa von der Tokyo University of Science (TUS) in Japan Nanopartikel aus Reiskleie und testete ihre Wirksamkeit in Mäusemodellen. Ihre Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift für Nanobiotechnologie am 16. März 2024 wurde gemeinsam von Dr. Daisuke Sasaki, Frau Hinako Suzuki, außerordentlicher Professorin Kosuke Kusamori und Assistenzprofessorin Shoko Itakura von TUS verfasst.
„In den letzten Jahren werden immer mehr neue Arzneimittelmodalitäten entwickelt. Gleichzeitig sind die Entwicklungskosten im Zusammenhang mit neuartigen Therapien dramatisch gestiegen, was zur Belastung durch medizinische Ausgaben beiträgt. Um dieses Problem anzugehen, haben wir Reiskleie verwendet Industrieabfälle mit krebshemmenden Eigenschaften, um Nanopartikel zu entwickeln“, erklärt Prof. Nishikawa.
Die Studie untersuchte die krebshemmende Wirkung von aus Reiskleie gewonnenen Nanopartikeln (rbNPs), die durch Verarbeitung und Reinigung einer Suspension von Koshihikari-Reiskleie in Wasser gewonnen wurden. Als eine Krebszelllinie namens colon26 mit rbNPs behandelt wurde, wurde die Zellteilung gestoppt und der programmierte Zelltod induziert, was auf eine starke Antikrebswirkung der Nanopartikel hinweist. Die beobachtete Antikrebsaktivität von rbNPs kann auf γ-Tocotrienol und γ-Oryzanol zurückgeführt werden, die leicht von Krebszellen aufgenommen werden, was zum Stillstand des Zellzyklus und zum programmierten Zelltod führt.
Darüber hinaus reduzierten rbNPs die Expression von Proteinen wie β-Catenin (ein Protein, das mit dem an der Zellproliferation beteiligten Wnt-Signalweg assoziiert ist) und Cyclin D1, von denen bekannt ist, dass sie das Wiederauftreten und die Metastasierung von Krebs fördern. Darüber hinaus reduzierten die rbNPs die Expression von β-Catenin nur in Colon26-Zellen, ohne die nicht krebsartigen Zellen zu beeinträchtigen.
„Ein Hauptanliegen im Zusammenhang mit pdNPs ist ihre geringe pharmakologische Aktivität im Vergleich zu Arzneimitteln. rbNPs zeigten jedoch eine höhere Antikrebsaktivität als DOXIL, eine liposomale pharmazeutische Formulierung von Doxorubicin. Darüber hinaus ist Doxorubicin sowohl für Krebszellen als auch für nicht krebsartige Zellen zytotoxisch.“ „, wohingegen rbNPs spezifisch zytotoxisch für Krebszellen sind, was darauf hindeutet, dass rbNPs sicherer sind als Doxorubicin“, sagt Prof. Nishikawa.
Um die krebshemmenden Eigenschaften von rbNPs im lebenden Körper zu bestätigen, injizierten die Forscher rbNPs in Mäuse mit aggressivem Adenokarzinom in ihrer Bauchhöhle (umschlossen vom Zwerchfell, den Bauchmuskeln und dem Becken und beherbergt Organe wie Darm, Leber und Nieren). Sie beobachteten eine signifikante Unterdrückung des Tumorwachstums ohne nachteilige Auswirkungen auf die Mäuse. Darüber hinaus hemmten die rbNPs das metastatische Wachstum muriner Melanom-B16-BL6-Zellen in einem Lungenmetastasen-Mausmodell erheblich.
Reiskleie hat mehrere Eigenschaften, die sie zu einer hervorragenden Quelle für therapeutische pdNPs machen. Erstens ist es im Vergleich zu vielen anderen pdNP-Quellen wirtschaftlich. Fast 40 % der Reiskleie werden in Japan weggeworfen, was eine leicht verfügbare Rohstoffquelle darstellt. Zweitens ist die Präparationseffizienz von rbNPs höher als die zuvor beschriebener pdNPs.
Abgesehen davon, dass sie als Antikrebstherapeutikum praktisch und sicher sind, sind die physikalisch-chemischen Eigenschaften von rbNPs auch sehr stabil. Vor klinischen Studien am Menschen müssen jedoch einige Parameter untersucht werden, wie die Etablierung von Trenntechnologien auf pharmazeutischer Ebene, die Bewertung von Kontrollparametern für den Produktionsprozess und die Bewertung der Wirksamkeit und Sicherheit in menschlichen Krebszelllinien und Xenotransplantat-Tiermodellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Reiskleie, ein landwirtschaftliches Abfallprodukt, eine Quelle für therapeutische pdNPs ist, die erschwinglich, wirksam und sicher sind und das Potenzial haben, die Krebsbehandlung in Zukunft zu revolutionieren.
„Indem wir eine Herstellungsmethode für Reiskleie-Nanopartikel mit stabiler Qualität etablieren und deren Sicherheit und Wirksamkeit bestätigen, können wir Medikamente zur Krebsbehandlung entwickeln, die nachhaltig, umweltfreundlich und erschwinglich sind. Folglich können wir möglicherweise mehr Krebspatienten dabei helfen, diese zu erhalten.“ gute körperliche und geistige Gesundheit nach der Behandlung“, schließt Prof. Nishikawa.
Mehr Informationen:
Daisuke Sasaki et al., Entwicklung von aus Reiskleie gewonnenen Nanopartikeln mit ausgezeichneter Antikrebsaktivität und deren Anwendung zur peritonealen Verbreitung, Zeitschrift für Nanobiotechnologie (2024). DOI: 10.1186/s12951-024-02381-z