Nanomedizin gegen Krebs

Die Ergebnisse der klinischen Studie klingen außergewöhnlich: Ein neuartiges Krebsmittel der US-Biotech-Firma Bind Biosciences aus Cambridge hat selbst in sehr niedrigen Dosen für ein deutliches Schrumpfen und in einzelnen Fällen sogar Verschwinden von Lungenmetastasen und Gebärmutterhals-Tumoren gesorgt. Die Art des Medikaments ist nicht neu – es besteht aus Nanopartikeln, die in ihrem Inneren einen chemischen Wirkstoff transportieren –, doch offenbar hat eine neuartige Herstellungsmethode die Wirksamkeit stark verbessert.

Seit mehr als zehn Jahren versuchen Wissenschaftler, hochwirksame Nanopartikel zu entwickeln, die ihre kostbare Fracht effektiv und sicher an den Einsatzort bringen. Die Idee dahinter: Die Hülle der Partikel ist mit Antikörpern oder anderen Molekülsorten bestückt, die selektiv nur an Tumorzellen binden, gesunde Zellen aber verschonen. Einmal an den Krebszellen angedockt sorgen die winzigen Teilchen dafür, dass die Substanz aufgenommen wird. Das Problem dabei: Die Partikel können die Wirksamkeit der Chemotherapeutika – etwa ihre Löslichkeit, Giftigkeit und Wirkgeschwindigkeit – ungünstig beeinflussen.

Das liegt offenbar am Herstellungsprozess. Typischerweise werden zielgerichtete, wirkstoff-transportierende Nanopartikel in zwei Schritten produziert: Zuerst wird das Medikament in einer Nanokugel verkapselt und diese anschließend außen mit Molekülen bestückt, die das Minifrachtschiff am richtigen Ort andocken lassen. Allerdings ist dieser Herstellungsprozess schwierig zu steuern, weil er komplexe chemische Reaktionsschritte erfordert – die Nanotherapeutika können folglich nicht in gleichbleibend guter Qualität produziert werden.

Das 2007 gegründete Unternehmen Bind Biosciences setzt deshalb auf einen neuen Herstellungsprozess, den Mitgründer Professor Omid Farokhzad vom Brigham Women’s Hospital und der Harvard Medical School noch als Postdoc-Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt hat. Dort arbeitete er im Labor von Robert Langer, Professor für Chemieingenieurwesen, zunächst an Nanopartikeln, die bereits gezielt Wirkstoffe freisetzen konnten. Diese Teilchen waren allerdings noch nicht in der Lage, spezifisch an Krebszellen anzudocken. Farokhzad sollte die Partikel mit dieser Eigenschaft ausstatten und ein stabiles Herstellungsverfahren entwickeln, ohne dass die Nanopartikel unterwegs im Blut von den Immunzellen als Eindringling erkannt und zerstört werden.

Gemeinsam mit Langer entwarf er eine Lösung mit zwei biologisch abbaubaren Polymer-Sorten. Werden beide Zutaten und der Wirkstoff unter bestimmten Reaktionsbedingungen, deren Details Bind Biosciences nicht verraten will, zusammengebracht, lagern sich die Polymere kugelförmig und engmaschig um den Wirkstoff herum zusammen. Beide Stoffe enthalten jeweils eine wasserabweisende Untereinheit, die zum Wirkstoff hin zeigt, und eine wasserliebende Region, die nach außen zeigt und als eine Art Tarnschicht gegen die Immunzellen fungiert. Polymer Nr. 2 besitzt zudem noch eine dritte Region, an der das krebsspezifische Andockmolekül befestigt ist.

Die Selbstorganisation der Polymere läuft dabei stets verlässlich auf dieselbe Weise ab, so dass Partikel von einheitlicher Qualität und auch in großen Mengen herstellbar sind. Weil sich die Untereinheiten zudem chemisch leicht abwandeln und in unterschiedlichen Verhältnissen mischen lassen, können die Bind-Forscher eine Vielzahl von Partikel-Wirkstoff-Kombinationen herstellen. Diese lassen sich dann mit Hochdurchsatz-Methoden nach den wirksamsten durchsuchen, wie es bereits in der Medikamentenentwicklung üblich ist.

Der bisher vielversprechendste Nanopartikel-Kandidat namens Bind-014 hat in einer ersten klinischen Testphase mit 17 Patienten bewiesen, dass er das weit verbreitete Chemotherapeutikum Docetaxel sicher zu den Tumoren transportieren kann. Sobald die Partikel angedockt hatten, wurden sie offenbar wie vorgesehen von den Krebszellen einverleibt. Im Inneren diffundierte der Wirkstoff nach und nach aus seinem Transportkäfig und entfaltete seine giftige Wirkung. Der ersten Testphase sollen nun weitere mit mehr Patienten folgen, die belegen müssen, dass die Wirksamkeit tatsächlich so stark ist, wie es die bisherigen Ergebnisse nahelegen. Parallel dazu muss auch untersucht werden, welche Nebenwirkungen auftreten. Fallen die Tests positiv aus, bietet das neue Nanopartikel-Design vielversprechende Möglichkeiten. Damit ließen sich zum Beispiel auch Chemotherapeutika einsetzen, die sehr starke Nebenwirkungen haben, weil sie nicht nur Krebszellen schädigen.

(vsz)