Nanopartikel mit Melanin bremsen Tumorwachstum
Nanopartikel gelten als vielversprechender therapeutischer Ansatz in der Onkologie, weil sie über die durchlässigeren Blutgefäße von Tumorgewebe leichter aufgenommen werden als von gesunden Zellen. Einfach und günstig herzustellen sind 20–200 nm große „Outer Membrane Vesicles“ (OMVs), die von Bakterienmembranen umgeben sind und sich beispielsweise mit Medikamenten beladen sowie einfach verabreichen lassen. Das Potential von Melanin-beladenen OMVs für Tumordiagnostik und -therapie konnten Spezialisten für biologische Bildgebung am Zentralinstitut für Translationale Krebsforschung der TU München (TranslaTUM) zeigen:
Melanin absorbiert Licht – auch im Infrarot-Bereich – sehr gut und kann einerseits mit optoakustischen Verfahren in der Tumordiagnostik genutzt werden, eignet sich aber auch zur Tumorbekämpfung, weil es die aufgenommene Energie in Wärme umsetzt und wieder abstrahlt.
Bei der diagnostischen Komponente des Verfahrens wird das Gewebe durch schwache Laserimpulse leicht erwärmt und dehnt sich kurzzeitig etwas aus. Zieht es sich danach wieder zusammen, entstehen Ultraschallsignale, die detektiert und in 3D-Bilder übersetzt werden können.
Melanin, das per se schlecht wasserlöslich ist, wird einfach in genmodifizierten Bakterien produziert, die es überdies in ihre Membran und die daraus entstehenden OMVs einlagern können. Im Tiermodell wurden die schwarzen Nanopartikel den Mäusen direkt in den Tumor gespritzt, von dem in der optoakustischen Untersuchung kontrastreiche und scharfe Bilder erzeugt werden konnten. Außerdem konnten stärkeren Laserimpulse das Melanin und in der Folge das Tumorgewebe von 37 °C auf bis zu 56 °C erhitzen, Kontrolltumoren ohne Melanin hingegen nur auf bis zu 39 °C. In den zehn Tagen nach der Behandlung wuchsen die Tumoren mit Melanin-OMVs deutlich langsamer als die der Kontrolltiere. Außerdem verursachten die OMVs eine leichte unspezifische Entzündung im Tumor, die eine anti-tumorale Immunreaktion auslöste.
Die Melanin-Nanopartikel stellen daher einen "Theranostics"-Ansatz dar, so die Autoren, d. h. sie lassen sich für Diagnose und Therapie gleichzeitig einsetzen; nun sollen sie für die klinische Anwendung weiterentwickelt werden.
jfg