Infrarotlicht-aktiviertes Nano-Medikament: Nanozyme gegen Hirntumore

Hirntumore lassen sich mit gängigen Therapien nicht immer erfolgreich behandeln. Ein Team der Empa und des Spitalverbunds „HOCH Health Ostschweiz“ entwickeln daher sogenannte Nanozyme, die Zellen eines Hirntumors während der operativen Entfernung direkt im Hirngewebe angreifen können.

Unter den bösartigen Hirntumoren ist das sogenannte Astrozytom besonders häufig und ebenso gefährlich: Die aggressiv wachsende Geschwulst operativ zu entfernen, kann schwierig sein, da die Zellen invasiv in die gesunde Umgebung einwachsen. Zudem kehrt die Krebserkrankung nach der Therapie in sieben von zehn Fällen zurück, und die Prognose ist dementsprechend ungünstig: Die Fünf-Jahres-Überlebensrate liegt lediglich bei fünf Prozent. Nun will ein Team der Empa und dem Spitalverbund „HOCH Health Ostschweiz“ in St. Gallen unter Leitung der Neurochirurgin Isabel Hostettler die Heilungschancen der Tumorerkrankung mit einem neuartigen und sanfteren Therapieansatz auf der Basis von sogenannten Nanozymen verbessern. Das Projekt kann dank der großzügigen Unterstützung der Hedy Glor-Meyer Stiftung, der „Swiss Cancer Foundation“ sowie vier weiterer Stiftungen durchgeführt werden.

Die Blut-Hirn-Schranke umgehen

Derzeit werden Operationen, Bestrahlung und Chemotherapie kombiniert, um Astrozytome zu behandeln. Gerade für die Therapie mit Medikamenten stellt die Lokalisation des Tumors im Gehirn aber ein Problem dar. Denn die Blut-Hirn-Schranke verhindert das Eindringen bestimmter Medikamente.

Empa-Forscher Giacomo Reina und sein Team vom „Nanomaterials in Health“ Labor in St. Gallen wollen diese Barriere nun mit einem trickreichen Ansatz umgehen: Sie entwickeln bioverträgliche Nanomaterialien, die als Nanomedikamente wirken und direkt vor Ort während einer Tumoroperation im Gehirn eingesetzt werden sollen. „Da Krebszellen einen besonders aktiven Stoffwechsel haben, reichern sich die Wirkstoffe spezifisch im Tumorgewebe an“, erklärt Reina. Ein weiterer Vorteil: Für eine besonders präzise Wirkung können die Nanozyme mit Nah-Infrarotlicht aktiviert werden.

Sanft aber kraftvoll

Die neuartige Therapie kombiniert dabei gleich mehrere Wirkmechanismen: Nanozyme, Nanomaterialien mit enzymähnlicher Wirkung, können beispielsweise inaktive Vorstufen von Arzneistoffen aktivieren oder reaktive Sauerstoffverbindungen erzeugen, die den Tumor schädigen. Ihre Winzigkeit erlaubt es ihnen dabei, tief in das Gewebe einzudringen und auch bösartige Zellen in einigen Millimetern Entfernung anzugreifen. Zudem lassen sich dank der Steuerung mit Licht die Dosierung und damit die Nebenwirkungen der Therapie so gering wie möglich halten.

Am Ende des vierjährigen Projekts soll das Nanomedikament als minimalinvasive und wenig belastende Ergänzung zu vorhandenen Therapien bereit für klinische Tests sein. Dabei haben die Forschenden hochgesteckte Hoffnungen: „Nanozyme könnten möglicherweisen sogar Rückfälle bei einer Astrozytom-Erkrankung verhindern, wenn die Krebsform bereits resistent gegen gängige Chemotherapien geworden ist“, berichtet Reina. Zudem habe der Ansatz ein vielversprechendes Potenzial für die Behandlung anderer Hirn- und Rückenmarks-Tumorerkrankungen.

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