Forschung & Entwicklung

Gezielte Lichttherapie zerstört krankhaftes Gewebe

Die Aktivierung und anschließende Bestrahlung mit Licht einer neuartigen Verbindung erzeugt aggressiven Sauerstoff, der Tumorgewebe schädigt.

Bei der fotodynamischen Therapie werden Tumore oder andere Gewebeveränderungen durch aggressiven Sauerstoff zerstört, der aus Vorläufern erzeugt wird, wenn man diese mit Licht bestrahlt; ein lichtempfindlicher Fotosensibilisator, der sich im neu entstandenen Gewebe anreichert, wandelt sich durch das eingestrahlte Licht zu einer Quelle giftiger Substanzen, die das Tumorgewebe schädigen. „Jedoch verursachen die bisherigen Fotosensibilisatoren mitunter unerwünschte Nebenwirkungen“, erklärt Juniorprofessorin Dr. Olalla Vázquez, die eine Nachwuchsgruppe für Chemische Biologie an der Philipps-Universität Marburg leitet. Daher besteht ein großer Bedarf an verbesserten Fotosensibilisatoren, die keine Schäden an gesundem Gewebe hervorrufen.

Die Marburger Chemikerin und ihr Team suchten nach Molekülen, die zwei Eigenschaften verbinden: Zum einen sollen sie gezielt in krankhaftem Gewebe anzuschalten sein, zum anderen zur Erzeugung von aggressivem Sauerstoff führen, wenn man sie mit Licht bestrahlt. Durch computerchemische Berechnungen ließen sich die Eigenschaften und das Verhalten der in Frage kommenden Verbindung vorhersagen und gezielt anpassen.

„Wir gingen davon aus, dass ein Tetrazinmotiv den Fotosensibilisator inaktivieren könnte und dass sich dieser Effekt auch umkehren lasse“, berichten die Wissenschaftler. Sie verwendeten daher Tetrazinmotive als Teil der lichtaktivierbaren Moleküle. Tetrazine sind ringförmige Moleküle aus Kohlenwasserstoff und Stickstoff, die bislang nicht für Fotosensibilisatoren verwendet wurden. Sie wandeln sich erst durch eine Reaktion innerhalb der Zelle zu wirkungsvollen Fotosensibilisatoren.

Die Forschungsgruppe wies nach, dass ihr Ansatz Erfolg verspricht: Sie aktivierte den ruhenden Fotosensibilisator im Zellkern von Krebszellen; nach Bestrahlung mit Licht wurden die Zellen abgetötet. „Unsere neuartigen Fotosensibilisatoren bieten bislang unbekannte Möglichkeiten, um den aktuellen Einschränkungen der fotodynamischen Therapie entgegenzuwirken“, sagt die Chemikerin Lei Zhang. Studienleiterin Vázquez zeigt sich überzeugt, dass ihre Ergebnisse die Tür zu alternativen Methoden für eine intelligente fotodynamische Therapie öffnen.

von mn

Originalveröffentlichung:

[G. Linden, L. Zhang, F. Pieck, U. Linne, D. Kosenkov, R. Tonner, O. Vázquez, Gezielte Singulett-Sauerstofferzeugung durch bioorthogonale DNA-basierte Tetrazin-Ligation, Angew. Chem. (2019), DOI: 10.1002/ange.201907093]

www.uni-marburg.de

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