Neuartiges eisenbasiertes Nanomaterial entwickelt, das selektiv nur Krebszellen entfernt

• Es wurde ein neuartiges Nanomaterial entwickelt, das mithilfe einer eisenbasierten metallorganischen Gerüststruktur (MOF) gleichzeitig zwei Oxidationsreaktionen im Inneren von Krebszellen auslöst
• Das Material nutzt die saure Umgebung und die hohe Wasserstoffperoxid-Konzentration von Krebszellen, um sowohl Hydroxylradikale als auch Singulett-Sauerstoff zu erzeugen
• Damit werden die Grenzen bestehender chemodynamischer Therapie-(CDT)-Wirkstoffe überwunden, die entweder nur eine Art von Sauerstoffradikalen erzeugen oder eine geringe katalytische Aktivität aufweisen
• In Mausversuchen wurden Brusttumoren vollständig entfernt, wobei keine Schäden an gesundem Gewebe oder Nebenwirkungen beobachtet wurden
• Das Forschungsteam plant, die Wirkung künftig auch bei anderen Krebsarten wie Bauchspeicheldrüsenkrebs zu überprüfen und die Möglichkeiten einer klinischen Anwendung zu bewerten

---

Entwicklung eines neuen eisenbasierten Nanomaterials

• Ein Forschungsteam der Oregon State University entwickelte ein Nanomaterial mit doppelter Oxidationsreaktion, das im Inneren von Krebszellen wirkt
  • Es nutzt den Säuregrad und die Wasserstoffperoxid-Konzentration von Krebszellen, um im Zellinneren zwei Oxidationsreaktionen auszulösen
  • Dadurch wird oxidativer Stress maximiert, Krebszellen werden zerstört, während umliegendes gesundes Gewebe unbeschädigt bleibt
• Die Studie wurde in der Zeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht

Fortschritte bei der chemodynamischen Therapie (CDT)

• CDT ist eine Behandlungsstrategie, die die besondere chemische Umgebung von Krebszellen nutzt, um Oxidationsreaktionen auszulösen
  • Krebszellen sind saurer und weisen höhere Wasserstoffperoxid-Konzentrationen auf als normales Gewebe
• Bisherige CDT erzeugt Hydroxylradikale, die Lipide, Proteine und DNA in Zellen oxidieren und schädigen
• In jüngerer Zeit sind auch CDT-Ansätze zur Erzeugung von Singulett-Sauerstoff entstanden, doch die meisten konnten nur eine Art von Sauerstoffradikalen erzeugen

Grenzen bisheriger CDT-Wirkstoffe und Verbesserungen

• Bestehende Wirkstoffe führten wegen mangelnder katalytischer Aktivität und der Erzeugung nur einer oxidativen Spezies lediglich zu einer teilweisen Tumorrückbildung
• Um dieses Problem zu lösen, entwickelte das Forschungsteam eine eisenbasierte MOF-Struktur, die gleichzeitig zwei Arten von Sauerstoffradikalen erzeugt
  • Durch die gleichzeitige Erzeugung von Hydroxylradikalen und Singulett-Sauerstoff wird die Toxizität für Krebszellen maximiert
  • In mehreren Krebszelllinien zeigte sich eine starke Toxizität, während Nicht-Krebszellen kaum beeinflusst wurden

Ergebnisse der Tierversuche

• Bei systemischer Verabreichung an Mäuse, denen menschliche Brustkrebszellen transplantiert worden waren, reicherte sich das Nanomaterial selektiv im Tumor an
  • Es erzeugte große Mengen reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und beseitigte den Krebs vollständig
  • Nebenwirkungen oder systemische Toxizität wurden nicht beobachtet
• Im Experiment verschwand der Tumor vollständig und es trat kein Rückfall auf

Weitere Forschungsrichtung

• Das Forschungsteam plant zusätzliche Experimente, darunter auch zu aggressiven Krebsarten wie Bauchspeicheldrüsenkrebs
  • Ziel ist es, den Wirkungsbereich bei verschiedenen Krebsarten zu überprüfen
• Die Studie wurde vom US National Cancer Institute (NCI) und dem Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development unterstützt

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentare

• Ich habe gestern meinen Bruder an Krebs verloren. Ich hoffe, dass solche Forschungen eines Tages Leben retten können. Go Beavs

  • Möge ihm und der ganzen Familie Frieden zuteilwerden. Wenn du bereit bist, kann ich die Organisation The Compassionate Friends empfehlen, die Geschwister, Eltern und Großeltern unterstützt, die ein Kind verloren haben. Ich selbst engagiere mich dort, nachdem ich vor 9 Jahren ein Kind verloren habe
  • Das tut mir im Herzen weh. Ich habe dasselbe erlebt
  • Es tut mir leid, dass du so etwas durchmachen musstest. Ich spreche aus eigener Erfahrung
  • Dir und deiner Familie gilt mein tiefstes Mitgefühl. Ich schicke eine Umarmung
  • „Go Beavs“ — das Maskottchen von Caltech ist auch ein Biber. Er heißt Bernoulli the Beaver

• Ich hoffe, dass diese Therapie die Menschen schnell erreicht. Ein Freund meiner Familie hat vor ein paar Tagen eine Krebsdiagnose erhalten und bekam in Kanada innerhalb von 30 Sekunden assistierten Suizid vorgeschlagen. Ohne Zeit, die Diagnose zu verarbeiten, wurde Hilfe beim Sterben angeboten, aber keine experimentelle Behandlung

  • Das ist wirklich schrecklich
  • Ich frage mich, ob du persönlich dabei warst. Ein so schneller Vorschlag ist schwer zu glauben

• Auch unsere Familie war von Krebs betroffen, und so interessant die Forschung der letzten 5 Jahre auch ist, es gab keinen Durchbruch, der die Behandlungsergebnisse durchschnittlicher Patienten grundlegend verändert hätte

  • In den letzten 5 Jahren haben sich die Behandlungsmethoden im Gegenteil sprunghaft weiterentwickelt. Zum Beispiel die Kommerzialisierung der CAR-T-Therapie, die Ausweitung der Indikationen für Keytruda (Link), die Verbreitung der Flüssigbiopsie, die Umstellung von Atezolizumab auf eine Injektionsform und die Einführung von Niedrigdosis-CT. Auch der Rückgang der Krebssterblichkeit ist klar erkennbar (Daten)
  • Medizinische Fortschritte sind schrittweise und daher schwer zu spüren, aber tatsächlich verbessern sich Überlebensraten und Lebensqualität dank Immuntherapie und Kombinationstherapien kontinuierlich. Je nach Krebsart gibt es Unterschiede, aber die Entwicklung macht Hoffnung (Studienlink)
  • Allerdings sind 5 Jahre eine kurze Zeit, bis ein neues Medikament die klinische Praxis erreicht. Bis zur FDA-Zulassung vergehen im Schnitt 10 Jahre. Die heutigen Innovationen werden künftigen Patienten zugutekommen
  • Wichtiger als ein großer Durchbruch ist die Summe kleiner Verbesserungen. Krebs wiederholt dieselben Mutationen wie schon vor Jahrtausenden, daher führen Verbesserungen bei bestimmten Krebsarten oder Stadien letztlich zu besseren Gesamtergebnissen

• Ich frage mich, wie der Transportmechanismus von MOF funktioniert. Chemisch ist das interessant, aber ich würde gern wissen, wie es die Krebszellen erreicht

  • Es scheint so zu sein, dass nur Krebszellen bestimmte Bedingungen aufweisen und sich das Material deshalb dort natürlich anreichert
  • Krebszellen nehmen übermäßig viele Nährstoffe auf, um sich schnell zu vermehren. Da Eisen als Kofaktor für Enzyme genutzt wird, kann seine Zufuhr einen Wachstumsschub auslösen; anschließend lassen sich die Zellen durch lokale Erwärmung per Magnetfeld zerstören. Solche Ansätze wurden früher auch mit Goldnanopartikeln versucht

• Die eigentliche Quelle der Arbeit ist Oregon State University News

• Das Experiment wurde an Mäusen durchgeführt

  • Ja, es war ein Modell, bei dem Mäusen vom Menschen stammende Brustkrebszellen implantiert wurden. Das Nanomedikament reicherte sich im Tumor an, erzeugte oxidative Spezies und eliminierte den Krebs vollständig ohne Nebenwirkungen
  • Mit anderen Worten: Es zeigte Wirkung bei Mäusen mit menschlichen Krebszellen

• Man sollte versuchen, eine solche Behandlung bei Patienten mit Krebs im Endstadium einzusetzen

  • Stimme zu. Allerdings ist ein ethisch sauberes Einwilligungsverfahren wichtig. Wenn ein Patient zu schwer krank ist, kann eine Genesung selbst dann schwierig sein, wenn der Krebs verschwindet
  • Genau dafür gibt es klinische Studien. Jedes Medikament muss an Menschen getestet werden
  • So laufen klinische Studien ab. Meine Mutter hat dank einer klinischen Studie 10 Jahre länger gelebt. Dass es eine Placebo-Gruppe gibt, ist schmerzhaft, aber notwendig. Ich hoffe, dass KI oder Technologie diesen Prozess verbessern können

• Das klingt nach wirklich sehr vielversprechender Forschung

• Falls es funktioniert, frage ich mich, wie hoch die Kosten pro Behandlung wären

  • In der Entwicklungsphase kann man die tatsächlichen Kosten unmöglich kennen. Der Preis wird durch den Marktwert im Verhältnis zur Wirksamkeit bestimmt. Bei Krebsarten mit bestehenden Therapien wäre er niedriger, bei nicht ersetzbaren Therapien höher. Künftig könnte es je nach Krebsart unterschiedliche Preismodelle geben
  • Ich weiß nicht, ob das seriös ist, aber diese Website verkauft Nano-Eisen als Nahrungsergänzungsmittel für 40 Dollar pro 0,5 Liter. Die Formulierung „mit Energie aufgeladenes Wasser“ wirkt allerdings wenig vertrauenerweckend
  • Die MOF-Synthese gehört unter den Nanomaterialien zu den Verfahren, die sich vergleichsweise leicht in großem Maßstab herstellen lassen
  • Die Kosten unterscheiden sich je nach Land. Wenn Gesundheitskosten bezuschusst werden oder Versicherungsschutz besteht, tragen Patienten fast nichts selbst

• Gezielte Verabreichung von Krebsmedikamenten ist ein sehr schwieriges Problem. Ob Strahlenbündel oder antikörpergebundene Chemotherapie — einfach ist das nicht. Konventionelle Chemotherapie setzt den ganzen Körper Toxizität aus, aber Krebszellen sterben schneller. Wenn man bei systemischer Verabreichung nur Krebszellen angreifen könnte, wäre das ein revolutionärer Durchbruch