Krebsbekämpfung: Mit Nanoröhren gegen Tumoren
Tumorzellen könnten künftig durch Laserbeschuss gezielt überhitzt und damit abgetötet werden, wenn sie vorher mit Kohlenstoff-Nanoröhren präpariert wurden. Erste Experimente mit diesem Verfahren an Mäusen seien zumindest erfolgreich verlaufen, teilen jetzt Forscher um Suzy Torti von der Wake Forest University School of Medicine in Winston Salem mit. Sie hatten den Labortieren in einen Tumor so genannte mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren injiziert und ihn anschließend mit Hilfe eines schwachen Nahinfrarot-Lasers angestrahlt.
Den Forschern zufolge genügten 30 Sekunden Bestrahlung mit Laserlicht, um die Temperatur in den Krebszellen auf rund 53 Grad Celsius ansteigen zu lassen. Dieser Hitzeschock sorgte dafür, dass Proteine zerstört wurden und die Zellen abstarben. Torti und Kollegen berichten, dass 80 Prozent der so behandelten Labormäuse nach einem einmaligen Eingriff von ihrem künstlich erzeugten Krebsleiden geheilt werden konnten.
Infektionen oder andere Nebenwirkungen auf Grund der Nanoröhrchen stellten die Forscher nicht fest, allerdings blieben an der Stelle des ehemaligen Tumors die injizierten Röhren als schwarzes Material sichtbar. Den Mäusen war ein Tumor gewachsen, nachdem ihnen die Wissenschaftler Nierenkrebszellen unter die Haut gespritzt hatten. Ohne Behandlung überlebten Tiere diesen Eingriff maximal einen Monat.
Nanoröhren, wie sie auch in der Studie verwendet wurden, sind teils ein-, teils mehrwandige Schläuche von einigen Mikrometern Länge und nur wenigen Nanometern Durchmesser. Sie bestehen aus reinem Kohlenstoff, dessen Atome in einer regelmäßigen Gitterstruktur angeordnet sind. Die mehrwandige Variante eignet sich laut Torti und Team unter anderem auf Grund ihres meist metallischen Charakters besser zur Wärmeerzeugung durch Laserbeschuss als die von Nanotechnikern üblicherweise bevorzugte einwandige.
Die Bestrahlung mit dem Infrarotlaser sorgt für zusätzliche Wärme im Gewebe, indem sie die Röhrchen vibrieren lässt. Nanoröhrenfreie Tumore, die ausschließlich mit dem Laser beschossen wurden, hätten sich im Vergleich nur auf rund 46 Grad Celsius erwärmt, beobachteten die Wissenschaftler.
Forschergruppen weltweit arbeiten an ähnlichen Hyperthermie-Verfahren, bei denen präpariertes Tumorgewebe mit verschiedenen Strahlen zielgenau überhitzt wird. Je nach Verfahren kommen dabei unter anderem Ultraschall, Radiofrequenzen oder Laserlicht zum Einsatz. Auch eine breite Palette von Nanomaterialien wurde auf ihre Fähigkeit, die Wirkung der Strahlen zu verstärken untersucht.
Alle diese Verfahren stehen vor der Schwierigkeit, die Auswirkung der Strahlen auf das Zielgebiet zu begrenzen und umliegendes gesundes Gewebe nicht zu belasten. Als Vorteil ihrer Methode stellen die Forscher um Torti deshalb heraus, dass während der Prozedur die Gewebetemperatur laufend mit einem Magnetresonanzscanner überwacht werden könne. (jd)
Den Forschern zufolge genügten 30 Sekunden Bestrahlung mit Laserlicht, um die Temperatur in den Krebszellen auf rund 53 Grad Celsius ansteigen zu lassen. Dieser Hitzeschock sorgte dafür, dass Proteine zerstört wurden und die Zellen abstarben. Torti und Kollegen berichten, dass 80 Prozent der so behandelten Labormäuse nach einem einmaligen Eingriff von ihrem künstlich erzeugten Krebsleiden geheilt werden konnten.
Infektionen oder andere Nebenwirkungen auf Grund der Nanoröhrchen stellten die Forscher nicht fest, allerdings blieben an der Stelle des ehemaligen Tumors die injizierten Röhren als schwarzes Material sichtbar. Den Mäusen war ein Tumor gewachsen, nachdem ihnen die Wissenschaftler Nierenkrebszellen unter die Haut gespritzt hatten. Ohne Behandlung überlebten Tiere diesen Eingriff maximal einen Monat.
Nanoröhren, wie sie auch in der Studie verwendet wurden, sind teils ein-, teils mehrwandige Schläuche von einigen Mikrometern Länge und nur wenigen Nanometern Durchmesser. Sie bestehen aus reinem Kohlenstoff, dessen Atome in einer regelmäßigen Gitterstruktur angeordnet sind. Die mehrwandige Variante eignet sich laut Torti und Team unter anderem auf Grund ihres meist metallischen Charakters besser zur Wärmeerzeugung durch Laserbeschuss als die von Nanotechnikern üblicherweise bevorzugte einwandige.
Die Bestrahlung mit dem Infrarotlaser sorgt für zusätzliche Wärme im Gewebe, indem sie die Röhrchen vibrieren lässt. Nanoröhrenfreie Tumore, die ausschließlich mit dem Laser beschossen wurden, hätten sich im Vergleich nur auf rund 46 Grad Celsius erwärmt, beobachteten die Wissenschaftler.
Forschergruppen weltweit arbeiten an ähnlichen Hyperthermie-Verfahren, bei denen präpariertes Tumorgewebe mit verschiedenen Strahlen zielgenau überhitzt wird. Je nach Verfahren kommen dabei unter anderem Ultraschall, Radiofrequenzen oder Laserlicht zum Einsatz. Auch eine breite Palette von Nanomaterialien wurde auf ihre Fähigkeit, die Wirkung der Strahlen zu verstärken untersucht.
Alle diese Verfahren stehen vor der Schwierigkeit, die Auswirkung der Strahlen auf das Zielgebiet zu begrenzen und umliegendes gesundes Gewebe nicht zu belasten. Als Vorteil ihrer Methode stellen die Forscher um Torti deshalb heraus, dass während der Prozedur die Gewebetemperatur laufend mit einem Magnetresonanzscanner überwacht werden könne. (jd)
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