Das Netz des Todes: Neue Methode zur Krebsbekämpfung mit molekularen Fasern

Krebs gehört laut dem Statistischen Bundesamt mit einem Anteil von beinahe 25% zu den häufigsten Todesursachen in Deutschland. Chemotherapie wird häufig zur Behandlung eingesetzt, bringt aber auch für gesunde Organe Nebenwirkungen mit sich. Einen ganz anderen Weg versuchen nun Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um David Ng, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, zu gehen: Durch eine gezielte und lokalisierte Zerstörung der Struktur der Krebszellen kann deren Selbstzerstörungsmechanismus aktiviert werden. In Laborexperimenten können sie bereits erste Erfolge vorweisen.

Krebs ist eine Krankheit, bei der sich Zellen unkontrolliert vermehren, was zu dem Wachsen eines Tumors führen kann. Neben der Strahlentherapie wird Krebs oft auch mit einer Chemotherapie bekämpft: Die verabreichten Chemikalien beeinflussen verschiedene biochemische Prozesse im Körper, insbesondere der Krebszellen, und stellen sicher, dass ein Tumor kann nicht mehr wachsen kann und langsam stirbt.

Eine Chemotherapie ist jedoch für den Körper belastend und kann mit der Zeit ineffektiv werden: Zusätzlich zu den Nebenwirkungen kann sich der Krebs manchmal an die Chemikalien anpassen, sich ihrer Wirkung widersetzen und neue Möglichkeiten schaffen, weiter zu wachsen. „Wir haben nun versucht, einen anderen Weg einzuschlagen und den Krebs nicht durch Eingriffe in die biochemischen Prozesse zu beeinflussen, sondern seine Struktur direkt anzugreifen“, sagt Dr. David Ng, Gruppenleiter im Arbeitskreis von Prof. Tanja Weil am Max-Planck-Institut für Polymerforschung.

Zu diesem Zweck haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Art von molekularen Legosteinen synthetisch hergestellt, die über eine spezielle molekulare Erweiterung sowohl in normale als auch in Krebszellen gelangen können. Der Legostein alleine ist harmlos, jedoch setzen die in Krebszellen herrschenden Bedingungen nun eine Reihe von chemischen Reaktionen in Gang: „In Krebsgewebe ist die Umgebung viel saurer als in normalem Gewebe“, sagt Ng. „Darüber hinaus finden sich in diesen Krebszellen aufgrund der erhöhten Stoffwechselaktivität des Krebses viel mehr hochreaktive oxidative Moleküle – und das machen wir uns zunutze“.

Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, können sich die einzelnen Legosteine verbinden – und so ein großes Netz bilden. Dieses Netz, das im Inneren der Krebszellen wächst, ist äußerst stabil und verformt die Krebszellen von innen heraus. Unfähig, die physikalische Belastung zu verkraften, aktiviert die Krebszelle ihren eigenen Selbstzerstörungsmechanismus. „Wir greifen die Krebszelle also auf eine Weise an, gegen die sie sich nicht wehren kann“, sagt Ng.

Die Forscher haben die Methode bisher an Krebszellen in einer Laborkultur untersucht und konnten nachweisen, dass die Zellen innerhalb der sehr kurzen Zeit von etwa vier Stunden absterben. In Zukunft könnte ihre Methode möglicherweise eine Alternative zur Krebsbehandlung darstellen – weitere Studien hierzu sind im Gange.

Perspektivisch werden Ng, Weil und Kollegen weiter daran arbeiten, die Präzision der Verformung zu erhöhen und das Netz nach dem Absterben der Krebszellen biologisch abzubauen.

Sie haben ihre Ergebnisse in der renommierten wissenschaftlichen Zeitschrift „Journal of the American Chemical Society“ veröffentlicht.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. David Ng
Email: david.ng@mpip-mainz.mpg.de
Tel.: +49 6131 – 379 136

Originalpublikation:

Controlled Supramolecular Assembly Inside Living Cells by Sequential Multistaged Chemical Reactions
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05261

Weitere Informationen:

https://www.mpip-mainz.mpg.de/en/weil/groups/ng – Webseite von David Ng
https://www.mpip-mainz.mpg.de/de/weil/direktorin – Webseite von Tanja Weil

https://www.mpip-mainz.mpg.de/de/presse/pm-2020-10