Ausgangspunkt für die HZDR-Forscher sind winzige bioverträgliche Nanopartikel aus sogenannten dendritischen Polyglycerolen, die als Trägermoleküle dienen. "Diese Partikel können wir modifizieren und verschiedene Funktionen einführen", erläutert Dr. Kristof Zarschler, wissenschaftlicher Mitarbeiter am HZDR-Institut für Radiopharmazeutische Krebsforschung.
"Wir bringen beispielweise auf dem Partikel ein Antikörperfragment an, das spezifisch an die Oberfläche von Krebszellen bindet. Dieses Antikörperfragment ist unsere zielsuchende Einheit, denn es leitet die Nanopartikel zu den Krebszellen."
Im Fadenkreuz der modifizierten Nanopartikel befindet sich ein Antigen, das als EGFR (Epidermaler Wachstumsfaktor-Rezeptor) bekannt ist. Dieses Protein wird bei bestimmten Krebsarten wie etwa Brustkrebs oder Kopf-Hals-Tumoren im Übermaß produziert - die Zellen präsentieren es zuhauf auf ihrer Oberfläche.
"Wir konnten nachweisen, dass unsere Nanopartikel durch das verwendete Antikörperfragment bevorzugt mit diesen Krebszellen interagieren", bestätigt Dr. Holger Stephan, Gruppenleiter "Nanoskalige Systeme" am HZDR. "In Kontrollversuchen mit gleichartigen Nanopartikeln, die jedoch mit einem unspezifischen Antikörper beladen waren, reicherten sich deutlich weniger Nanopartikel an den Tumorzellen an."
Intensiv untersuchten die Wissenschaftler das Verhalten der Nanopartikel sowohl in Zellkulturen als auch im Tiermodell. Dazu verliehen sie den Nanopartikeln zusätzlich Reporter-Eigenschaften, wie Kristof Zarschler erläutert: "Wir haben dabei zwei sich ergänzende Möglichkeiten genutzt. Auf den Nanopartikeln haben wir neben dem Antikörper ein Farbstoff-Molekül sowie ein Radionuklid angebracht. Das Farbstoff-Molekül fluoresziert im Nah-Infrarot, sodass das emittierte Licht sogar durchs Gewebe dringt und unter einem entsprechenden Mikroskop sichtbar wird. Damit verrät uns der Farbstoff, wo die Nanopartikel genau sind."
Das Radionuklid, Kupfer-64, hat einen ähnlichen Zweck. Es sendet Strahlung aus, die Detektoren eines PET-Geräts (Positronen-Emissions-Tomographie) registrieren. Aus den Signalen lässt sich anschließend ein dreidimensionales Bild erstellen, das die Verteilung der Nanopartikel im Organismus sichtbar macht.
Mit diesen bildgebenden Verfahren konnten die Forscher beispielsweise zeigen, dass bei Mäusen zwei Tage nach Gabe der Nanopartikel eine maximale Anreicherung im Tumorgewebe erreicht wird. Anschließend werden die markierten Nanoteilchen über die Niere wieder ausgeschieden, ohne den Körper zu belasten. "Sie haben offenbar optimale Größe und Eigenschaften", sagt Holger Stephan.
"Kleinere Teilchen sind schon nach wenigen Stunden aus dem Blutkreislauf gefiltert und können daher nur kurze Zeit wirken. Wenn die Partikel hingegen zu groß sind, werden sie in Milz, Leber oder Lunge angereichert und nicht mehr über Niere und Blase aus dem Körper entfernt."
Im Zusammenspiel der Nanopartikel und angehefteten Antikörperfragmenten lassen sich offenbar die Verteilung und Verweildauer des Antikörpers im Organismus sowie dessen Ausscheidungsweg positiv beeinflussen.
MEDICA.de; Quelle: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
