Diagnostik und Therapie auf einen Streich: Koreanische Forscher um Tae Gwan Park und Jinwoo Cheon haben die Basis für einen Vier-in-Einem- Wirkstoff entwickelt, der Tumorzellen aufspüren, gezielt lahm legen und dabei makroskopisch wie mikroskopisch sichtbar machen soll. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, handelt es sich dabei um magnetische Eisenoxid-Nanopartikel, an denen ein Fluoreszenzfarbstoff, RNA-Schnipsel sowie ein spezielles Peptid angeknüpft sind. Das Peptid soll die Krebszellen spezifisch erkennen, die RNA-Schnipsel sollen spezielle Gene der Krebszellen stummschalten und die Zellen damit abtöten. Die Magnetpartikel dienen als Kontrastmittel für die Kernspintomographie, der Fluoreszenzfarbstoff ermöglicht eine mikroskopische Bildgebung der Zielzellen.

Um ein Protein entsprechend der genetischen Information einer Zelle zu bauen, wird das Gen auf der DNA abgelesen und eine „Matritze“, nämlich eine mRNA übersetzt, die dann von der Zelle als Bauplan für das Proteins benutzt wird. Die mRNA ist ein guter Angriffsprunkt, um die Synthese von Proteinen, die für das Wachstum von Tumoren wichtig sind, zu stoppen. Dazu werden siRNAs (small interfering RNAs) in die Zelle eingeschleust, kurze doppelsträngige RNA-Schnipsel, die an spezifisch an die Ziel-mRNA binden. In der Zelle bindet ein spezieller Protein- Komplex an die siRNA, der die mRNA aufwindet und spaltet. In dieser ungeschützten Form wird sie von der Zelle rasch abgebaut.

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An Nanopartikel gebunden lassen sich die siRNAs leichter in Zellen einschleusen. Damit gezielt Krebszellen angesteuert werden, tragen die Partikel ein RGD genanntes kurzes Peptid, das ihnen den Weg weist: RGD bindet stark an ein Integrin, ein Membranprotein, das in metastasierenden Tumorzellen in wesentlich höherer Menge verankert ist als bei gesundem Gewebe. Die Integrine mit den RDG-bestückten Nanopartikeln werden von der Zelle mitsamt ihrer Fracht aktiv ins Innere hereingeholt (rezeptorvermittelte Endocytose).

Die Magnetpartikel dienen nicht nur als Hilfsmittel für den Transport, sondern gleichzeitig als Kontrastmittel für die Kernspintomographie.
So wird sichtbar, wo sich Tumore befinden, ob sich die Partikel darin anreichern und wie eine Therapie voranschreitet. Ist eine höhere Auflösung gefragt, kommen die Fluoreszenfarbstoffmoleküle ins Spiel. In histologischen Schnitten von Gewebeproben lässt sich damit sichtbar machen, wie die Magnetpartikel von einzelnen Zellen aufgenommen werden und in welchen Zellkompartimenten sie sich anreichern.

Autor: Jinwoo Cheon, Yonsei University, Seoul (South Korea), http://chem.yonsei.ac.kr/~cheon/

Angewandte Chemie: Presseinfo 16/2009