22.09.2022 - University of Tokyo

Radikales neues Behandlungssystem bringt Licht in die Krebstherapie

Neue Technologie könnte die photochemische Erzeugung einer breiten Palette von Alkylradikalen und Aldehyden ermöglichen

Ein Ansatz zur Behandlung von Krebs ist die photodynamische Therapie mit Hilfe von Photo-uncaging-Systemen, bei denen Licht zur Aktivierung eines Krebsbekämpfungsmittels in situ am Tumor eingesetzt wird. Geeignete Wirkstoffe müssen jedoch unter sichtbarem Licht stabil sein, eine Antitumorwirkung in sauerstoffarmer Umgebung haben und durch gewebedurchdringendes Rotlicht mit niedriger Energie aktiviert werden können - eine Kombination von Eigenschaften, die nur schwer zu erreichen ist. Nun hat ein Team des Institute of Industrial Science an der Universität Tokio eine neue Plattform entwickelt, die zum ersten Mal Organorhodium(III)-Phthalocyanin-Komplexe verwendet, um diese Kombination von Eigenschaften zu erreichen.

Herkömmliche photodynamische Techniken sind auf die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies angewiesen, um Tumorzellen zu zerstören, aber viele Tumore haben ein sauerstoffarmes Milieu. Photo-uncaging-Systeme, bei denen der Wirkstoff in inaktiver Form verabreicht und dann am Ort des Tumors aktiviert oder "entfesselt" wird, gehen dieses Problem an. Dabei werden Alkylradikale freigesetzt, von denen bekannt ist, dass sie den Zelltod sowohl in Gegenwart von Sauerstoff als auch ohne Sauerstoff auslösen können. Alkylradikale werden in Anwesenheit von Sauerstoff in endständige Aldehyde umgewandelt, und diese endständigen Aldehyde können ebenfalls den Zelltod auslösen. Das Team verwendete Moleküle mit der Bezeichnung "Organorhodium(III)-Phthalocyanin(Pc)-Komplexe", um zum ersten Mal eine neuartige Plattform für die Photo-uncaging-Therapie zu entwickeln.

"Die von uns entwickelten Organorhodium(III)-Phthalocyanin(Pc)-Komplexe sind bei der Synthese, Reinigung und Messung unter Umgebungslicht sehr stabil, können aber durch einen Laser aktiviert werden, der Rotlichtpulse im Nanosekundenbereich aussendet", erklärt der Erstautor Kei Murata. Diese im Nanosekundenbereich pulsierenden Laser (sie pulsieren für ein Milliardstel einer Sekunde) sind für das medizinische Personal relativ einfach zu handhaben.

Die Forscher wiesen nach, dass die Verbindungen, die nach der Aktivierung der Organorhodium(III)-Phthalocyanin(Pc)-Komplexe freigesetzt wurden, für HeLa-Zellen, eine aus Krebs entwickelte Zelllinie, toxisch sind, was darauf hindeutet, dass diese Verbindungen Krebs bekämpfen können, wenn sie in einem Tumor freigesetzt werden.

"Unsere neue Technologie könnte die photochemische Erzeugung einer Vielzahl von Alkylradikalen und Aldehyden ermöglichen, wodurch die ortsselektive Freisetzung verschiedener bioaktiver Moleküle möglich wäre", so der Erstautor Kazuyuki Ishii. Als Verbesserung gegenüber anderen Photo-uncaging-Systemen eröffnet es einen neuen Weg für die Behandlung von Krebs durch Phototherapie.

  • "Two-Photon, Red Light Uncaging of Alkyl Radicals from Organorhodium(III) Phthalocyanine Complexes"; Chemical Communications, 2022.

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