Metastasierung ist die Haupttodesursache bei Krebs, und aktuelle Behandlungen dagegen sind wirkungslos. Aber neue Forschung könnte einen Weg gefunden haben, die Ausbreitung von Krebszellen zu verlangsamen und vielleicht sogar zu stoppen.
Metastasierung ist der Prozess, bei dem sich Krebs im ganzen Körper ausbreitet. Während dieses Prozesses können Krebszellen entweder in der Nähe von gesundem Gewebe eindringen, die Wände von Lymphknoten durchdringen oder in die umgebenden Blutgefäße eindringen.
Aber neue Forschung könnte einen Weg gefunden haben, Metastasen durch die Hemmung der Migration von Krebszellen zu kontrollieren. Das Stoppen der Migration der Zellen ist der Schlüssel zum Absetzen von Metastasen.
Was Krebszellen migrieren kann, ist eine Reihe von Vorsprüngen, die ihnen helfen, sich zu bewegen. Dem Forscherteam um Mostafa El-Sayed, Julius Brown Chair und Regents Professor für Chemie und Biochemie an der Georgia Tech School in Atlanta, GA, gelang es, diese Vorsprünge mit einer speziellen Technik erfolgreich abzutrennen.
Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht
Die Beine der Krebszellen brechen
Die langen, dünnen Vorsprünge, die den Krebszellen helfen, sich zu bewegen, werden Filopodien genannt. Sie sind eine Erweiterung einer Reihe von "breiten, blattartigen" Fasern, die Lamellipodien genannt werden, die sich an den Rändern der Zelle befinden.
Das Suffix "-podia" (oder "Podium", Singular) kommt aus dem Griechischen und bedeutet "etwas Fußartiges".
Im Wesentlichen sind Lamellipodien und Filopodien winzige "Beine", die gesunden Zellen helfen, sich innerhalb des Gewebes zu bewegen. Aber in Krebszellen werden Lamellipodien und Filopodien im Übermaß produziert.
Die Forscher verwendeten sogenannte Nanostäbchen aus Gold-Nanopartikeln, um diese winzigen Beine zu blockieren.
Mit Hilfe der Nanotechnologie können Wissenschaftler die Größe bestimmter Materialien auf eine Nanometerskala reduzieren – wobei "Nano" den milliardsten Teil eines Meters bedeutet – ab diesem Zeitpunkt zeigen diese Materialien neue chemische und physikalische Eigenschaften.
Prof. El-Sayed und Kollegen stellten die Nanostäbchen vor Ort vor. Die Nanostäbchen waren mit einer Hülle aus Molekülen, sogenannten RGD-Peptiden, bedeckt, die sie an eine spezifische Art von Protein namens Integrin binden ließen.
"Die anvisierten Nanostäbchen haben das Integrin gebunden und seine Funktionen blockiert, so dass es das Zytoskelett nicht länger zur Überproduktion von Lamellipodien und Filopodien führen konnte", erklärt Co-Autorin Yan Tang, Postdoktorandin in Computational Biology.
Ein Zytoskelett ist die Stützstruktur einer Zelle, die dafür verantwortlich ist, ihr eine Form zu geben. Es hat auch zusätzliche Funktionen, wobei eine davon die Filopodienvorsprünge bildet.
Methode könnte Krebszellen töten
Die Experimente zeigten, dass eine einfache Bindung der Nanostäbchen an das Integrin die Wanderung der Krebszellen verzögerte.
Wichtig ist, dass diese Methode gesunde Zellen meidet, was diese Therapie für Patienten, die sich einer toxischen Chemotherapie unterziehen, drastisch weniger schädigen könnte.
"Es gibt bestimmte, spezifische Integrine, die in Krebszellen überproduziert werden", erklärt Moustafa Ali, einer der ersten Autoren der Studie. "Und Sie finden sie nicht so sehr in gesunden Zellen."
In der zweiten Phase des Experiments erhitzten Prof. El-Sayed und das Team die Goldnanopartikel mit einem Laser im nahen Infrarotlicht. Dies beendete effektiv die Migration der malignen Zellen.
"Das Licht wurde von den Zellen nicht absorbiert, aber die Gold-Nanostäbchen absorbierten es, und als Ergebnis erhitzten und schmolzen sie teilweise Krebszellen, mit denen sie verbunden sind, und verstümmeln Lamellipodien und Filopodien."
Moustafa Ali
In diesem Experiment wurden nicht alle Krebszellen getötet, da dies die Forscher daran gehindert hätte zu untersuchen, ob sie die Migration erfolgreich gestoppt haben oder nicht. Die Forscher sagen jedoch, dass die Methode angepasst werden könnte, um die bösartigen Zellen zu töten.
Prof. El-Sayed und seine Kollegen haben zuvor ähnliche Experimente an Mäusen durchgeführt, bei denen sie dieselbe Methode anwendeten. Die frühere Forschung fand keine Toxizität von Gold für bis zu 15 Monate nach der Behandlung.
Die Forscher hoffen, bald "Kopf-, Hals-, Brust- und Hautkrebs mit direkten, lokalen Nanostäbchen-Injektionen in Kombination mit dem leistungsschwachen Nah-Infrarot-Laser behandeln zu können".
Der Laser könnte die Gold-Nanostäbe in 4 bis 5 Zentimeter Tiefe im Gewebe erreichen, und tiefere Tumore könnten mit tieferen Nanostäbchen-Injektionen behandelt werden, so die Autoren.
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