Ein neues Molekül, das Krebszellen mit Hilfe von Licht anvisiert und eliminiert
Dieser neue Photosensibilisator erwies sich als weitaus wirksamer als die in der bisherigen Behandlung verwendeten
Wissenschaftler des CNRS, der ENS Lyon, der Université d'Angers und der Université Claude Bernard Lyon 1 haben unter Beteiligung schwedischer und südkoreanischer Institutionen ein neues Molekül entwickelt, das sich spezifisch in Krebszellen anreichern und bei Lichteinwirkung toxisch werden kann. Im Labor erwies es sich als wirksamer als die derzeitigen Behandlungsmethoden dieser Art, selbst wenn es in viel geringeren Konzentrationen eingesetzt wurde.
Konfokale Fluoreszenzmikroskopie von Krebszellen (BG4 und γH2AX), die in Gegenwart der neuen photosensibilisierenden Verbindung gebracht wurden. Auf der linken Seite des Bildes (vor der Bestrahlung) ist der Zellkern mit einem blauen Fluoreszenzfarbstoff markiert, die Lokalisation des Photosensibilisators erscheint als grün fluoreszierende Bläschen. Auf der rechten Seite (unter Bestrahlung) erzeugt der Photosensibilisator reaktive Sauerstoffspezies (Reactive Oxygen Species, ROS), die für die Zelle äußerst toxisch sind. Die betroffenen Bereiche erscheinen als rot fluoreszierende Punkte. Über diesen mikroskopischen Bildern ist ein Modell der Komplexe zu sehen, die zwischen spezifischen DNA-Sequenzen (Telomeren) und dem Photosensibilisator gebildet werden.
© Sabouri et al. / Nucleic Acids Research
Photodynamische Therapien werden hauptsächlich zur Behandlung bestimmter Krebsarten eingesetzt und sind minimalinvasive Behandlungen. Sie beruhen auf der Verwendung von Photosensibilisatoren, d. h. Molekülen, die sich bei Lichteinfall anregen und ihre Energie auf den Sauerstoff in den Zielzellen übertragen können, wodurch dieser toxisch wird und die Zellen absterben.
In einer interdisziplinären und internationalen Zusammenarbeit haben Wissenschaftler des Laboratoire de chimie (CNRS/ENS de Lyon), des Building Blocks for Future Electronics Laboratory (CNRS/Sorbonne Université/Yonsei University) in Südkorea, des Laboratoire Moltech-Anjou (CNRS/Université d'Angers) und ihre südkoreanischen Kollegen einen neuen Photosensibilisator namens DBI entwickelt. Dieses Molekül erwies sich als wesentlich wirksamer als die bisherigen Photosensibilisatoren, so dass die therapeutischen Dosen 10 bis 100 Mal niedriger sein könnten. Der Einsatz von DBI könnte somit die möglichen Nebenwirkungen auf gesundes Gewebe minimieren. Diese Wirksamkeit wurde von ihren schwedischen Kollegen in vitro an menschlichen Zellen und in vivo an Zebrafischembryonen charakterisiert und getestet.
DBI wurde aus einem Farbstoff entwickelt, der ursprünglich in der Textilindustrie verwendet wurde und jährlich in einer Größenordnung von mehreren Tonnen hergestellt wird. Durch eine chemische Veränderung seiner Struktur verliehen ihm die Wissenschaftler neue photosensibilisierende Eigenschaften. Darüber hinaus erhielt DBI aufgrund seiner Struktur auch die Fähigkeit, mit der DNA in den Exosomen zu interagieren, Komponenten, die in Krebszellen überexprimiert werden. Der Photosensibilisator reichert sich daher bevorzugt in diesen wichtigen Zellkompartimenten von Krebszellen an, wo der durch Lichteinwirkung erzeugte oxidative Stress zum Abbau der DNA und letztlich zum Tod der Zelle führt.
Weitere Studien werden derzeit durchgeführt, um festzustellen, ob dieses Molekül für den klinischen Einsatz geeignet ist.
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Originalveröffentlichung
Marco Deiana, José María Andrès Castán, Pierre Josse, Abraha Kahsay, Darío Puchán Sánchez, Korentin Morice, Natacha Gillet, Ranjitha Ravindranath, Ankit Kumar Patel, Pallabi Sengupta, et al.; "New G-quadruplex-specific photosensitizer inducing genome instability in cancer cells by triggering oxidative DNA damage and impeding replication fork progression."; Nucleic Acids Research, 2023.
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