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Laserstrahl

Krebs mit Licht bekämpfen

Trotz immer besserer Medikamente und maßgeschneiderter Therapien leiden Krebspatienten oft unter extremen Nebenwirkungen. Manch wirksame Substanz kann gar nicht verwendet werden, da sie dem Organismus zu sehr schaden würde. Eine gezielte Steuerung durch Licht soll das nun ändern.

Therapie 24.07.2015

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in den Dimensionen: 24.07., 19:05 Uhr.

Man nehme ein tödliches Gift und baue in seine Moleküle einen Schalter ein, der es in einen völlig harmlosen Stoff verwandelt. Der wird geschluckt, und der Schalter nur dort wieder auf tödlich umgelegt, wo sich ein Tumor befindet, den man loswerden möchte. Das erinnert an die kühne Phantasie eines Zukunftsromans, ist jedoch die Grundidee einer neuen Wissenschaftsrichtung, die genau dieses Ziel verfolgt: der Photopharmakologie.

Ein "einschaltbares" Gift

Der Chemiker Dirk Trauner von der Münchner Ludwig-Maximilian-Universität hat nach diesem Prinzip die chemische Verbindung Colchicin bearbeitet, das Gift der Herbstzeitlosen. Seine Ergebnisse wurden in der Zeitschrift "Cell" veröffentlicht. "Für die Krebstherapie lässt sich dieses Gift nicht einsetzten, da es einfach zu toxisch ist", erklärt Trauner, "doch wir haben es molekular so umgebaut, dass es sich mit Licht ein- und ausschalten lässt. Man kann dadurch zwischen einer Form, die so toxisch ist wie Colchicin selbst, und einer Form, die im Wesentlichen ungiftig ist, hin- und herwechseln."

Das funktioniert nach einem erstaunlich simplen Mechanismus: In die giftige Struktur des Colchicins werden zwei Stickstoffatome eingebaut, die sich wie ein Scharnier verhalten. Eine Hälfte des Moleküls klappt dabei einfach zur Seite, wodurch es seine Wirkung verliert. Durch die Energie von blauem Licht kann man es aber wieder in seine ursprüngliche Form zurückklappen und seinen tödlichen Effekt wiederherstellen. Dazu reichen schon extrem kurze Lichtblitze aus, so Trauner: "Wir brauchen die Zellen nur alle fünf Minuten für ein paar hundert Millisekunden bestrahlen, damit sich die Wirkung entfaltet. Das wirkt tödlich, weil wir dadurch die Zellen in die sogenannte Apoptose, den programmierten Zelltod, schicken."

Tod durch Teilungsverbot

Denn in seiner giftigen Form richtet sich das Colchicin gegen die Mikrotubuli - lange Filamente, die sich durch jede Zelle ziehen. Sie bilden während der Zellteilung den sogenannten Spindelapparat: Er ist mit den Chromosomen verbunden und sorgt dafür, dass das Erbgut gleichmäßig auf die neu entstehenden Tochterzellen aufgeteilt wird. Krebszellen teilen sich besonders häufig und völlig unkontrolliert - ein Gift wie Colchicin, das die Mikrotubuli angreift, wäre daher ein idealer Wirkstoff gegen Tumore.

Doch Colchicin wirkt auch auf jede andere sich teilende Zelle. Deshalb soll der eingebaute Lichtschalter es nur dort aktivieren, wo der Krebs wächst. So ließen sich Nebenwirkungen in gesundem Gewebe vermeiden. "Den Krebs muss man natürlich zunächst finden", sagt Dirk Trauner "zum Beispiel durch eine Kernspintomographie. Mit endoskopischen Methoden könnte man dann zu dem Tumor vordringen, um ihn zu beleuchten." Am einfachsten wäre die Methode aber bei Oberflächentumoren anwendbar, beispielsweise bei Hautkrebs, so der Chemiker weiter. Aber auch LEDs zu implantieren wäre denkbar - hier habe man bereits einige Fortschritte gemacht.

Ein Werkzeug für die Forschung

Bis es zu einer solchen medizinischen Anwendung kommt, bräuchte es aber sicher noch einige Jahre an Forschungsarbeit, betont Trauner. Doch seine Experimente geben Grund zur Hoffnung: In Zellkulturen ist es seiner Arbeitsgruppe gelungen, mit dem Wirkstoff und blauem Licht die Zellteilung gezielt zu unterbinden. "Wir haben auch bereits Versuche mit dem Wurm C. Elegans, dem berühmten Haustierchen der Genetiker, gemacht", berichtet der Wissenschaftler stolz, "hier haben wir zeigen können, dass die Zellen von Wurm-Embryos sich in Anwesenheit unserer Verbindung und in Anwesenheit von Licht nicht teilen können, aber beim Abschalten des Lichts wieder aktiv werden."

Zumindest als Werkzeug in der biomedizinischen Forschung könne die Substanz bereits eingesetzt werden, so Trauner. Denn die Lichtstrahlen können derart präzise eingesetzt werden, dass man damit einzelne Zellen, oder sogar nur Teile von einzelnen Zellen ausschalten kann, wenn man ihnen zuvor die umgebauten Giftmoleküle eingeschleust hat. Damit ließen sich unterschiedlichste Fragen zu der Entwicklung und Funktion bestimmter Zelltypen beantworten. Es sei nur eine Frage der Zeit, bis solche Techniken auch in der Medizin Einzug halten, ist sich Dirk Trauner sicher.

Wolfgang Däuble, Ö1 Wissenschaft

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