Die Cuproptose wurde erst im Jahr 2022 entdeckt. Doch nun könnte sich dies als Glücksgriff im Kampf gegen Krebs erweisen. Bis dahin war diese Art des Zelltodes nicht bekannt. Er wird durch einen Überschuss an Kupfer ausgelöst. Die Cuproptose unterscheidet sich grundlegend von allen bisher bekannten Mechanismen des Zelltods. Das Kupfer bindet dabei an bestimmte Proteine in den Mitochondrien, die normalerweise für die Energiegewinnung zuständig sind. Diese Proteine verklumpen dadurch, die Zelle gerät in schweren Stress und stirbt schließlich ab. „Was diese Form des Zelltods so besonders macht, ist ihre Spezifität gegenüber der Energieproduktion der Zelle“, erklärt Prof. Dr. Johannes Karges von der Ruhr-Universität Bochum. „Krebszellen haben häufig einen veränderten, besonders intensiven Stoffwechsel und nehmen mehr Kupfer auf als gesundes Gewebe.“
Gezielter Transport zu den Krebszellen
Dem Team um Karges ist es nun gelungen, einen Kupferkomplex zu entwickeln, der gezielt die Cuproptose auslösen kann. Er ist etwa 100-mal wirksamer als etablierte Platin-Derivate, die derzeit klinisch eingesetzt werden. „Allerdings war die Substanz zunächst nicht selektiv und wirkte auch auf gesunde Zellen tödlich“, berichtet Karges. „Dieses Problem konnten wir nun durch die Integration des Wirkstoffs in lichtaktivierbare Nanopartikel lösen.“ Dabei werde der eigentliche Wirkstoffkomplex in polymere Nanopartikel eingebettet. Aufgrund des gesteigerten Stoffwechsels von Krebszellen reichern sich diese Partikel in Tumoren an. So werde der Wirkstoff gezielt dorthin transportiert, wo er auch wirken soll. Zudem verhindere die Polymerummantelung, dass der Kupferkomplex vorzeitig unkontrolliert freigesetzt wird.
Freisetzung des Wirkstoffs durch Licht
Erst auf einen Lichtimpuls hin wird der Wirkstoff an Ort und Stelle freigesetzt. „Das Freisetzungsprinzip basiert auf einer photoresponsiven Bindung innerhalb des polymeren Grundgerüsts“, erklärt Karges. „Bei Lichtbestrahlung wird diese spezifische Bindung selektiv gespalten, woraufhin die Nanopartikel sich auflösen und der Kupferkomplex lokal freigesetzt wird.“ Dadurch lasse sich eine hochpräzise und selektive Behandlung von Krebszellen erreichen. „Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass dieser Ansatz auch in therapieresistenten Krebszellen wirksam ist – also gerade dort, wo konventionelle Chemotherapien an ihre Grenzen stoßen“, sagt der Forscher. Bis zu einem klinischen Einsatz ist es allerdings noch ein weiter Weg. „Wir haben das Prinzip bislang an resistenten Krebszellen im Labor gezeigt, nicht am Menschen“, unterstreicht Karges. „Bis zu einer echten Behandlung sind noch viele Schritte nötig.“
Quelle: idw/RUB
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