In einem Artikel, der in PNAS veröffentlicht wurde, stellen die Wissenschaftler selbstassemblierende Nanosysteme vor, die es ermöglichen, einen Tumor sehr präzise mittels Fluor-Magnetresonanztomographie zu bildgebend zu erfassen, während gleichzeitig ein zielgerichtetes Antikrebsmittel eingebracht wird.
Theranostik ist ein aufstrebendes Fachgebiet der Medizin, das Diagnose und Therapie in einem integrierten Ansatz kombiniert. Ihr Ziel ist es, medizinische Behandlungen zu personalisieren und zu optimieren, indem Mittel und Technologien verwendet werden, die gleichzeitig eine Krankheit diagnostizieren und behandeln sowie die Wirksamkeit der Behandlung überwachen können.
In diesem Zusammenhang ist die fluorbasierte Magnetresonanztomographie (Fluor-MRT), auch als MRT-19F bezeichnet, eine äußerst präzise biomedizinische Bildgebungstechnik, die Fluor nutzt, um Bilder zu erzeugen. Im Gegensatz zu Protonen, auf denen die meisten klinischen MRT-Untersuchungen beruhen, ist Fluor in den meisten biologischen Systemen nicht vorhanden, was es ermöglicht, die verabreichten fluorbasierten Moleküle zweifelsfrei nachzuweisen und hochspezifische Bilder ihrer Akkumulationsorte zu erhalten. Bislang war die Anwendung jedoch durch einen Mangel an sicheren, wasserlöslichen Bildgebungsmitteln mit hohem Fluorgehalt eingeschränkt.
Wissenschaftler des Interdisziplinären Zentrums für Nanowissenschaften in Marseille (CNRS/Aix-Marseille Universität), des Zentrums für biologische und medizinische Magnetresonanz (CNRS/Aix-Marseille Universität) sowie des Krebsforschungszentrums in Marseille (CNRS/INSERM/Aix-Marseille Universität/Institut Paoli-Calmette) haben kürzlich amphiphile Dendrimere entwickelt, die diese Hindernisse überwinden und innovative Bildgebungsmittel für das MRT-19F ermöglichen könnten.
Diese Moleküle, die fluorhaltige Endgruppen der hydrophilen Dendronen mit hydrophoben Teilen kombinieren, wurden so konzipiert, dass sie sich selbst zu supramolekularen Nanomizellen zusammenfügen, wobei die fluorhaltigen Einheiten an der Oberfläche exponiert werden. Negativ geladene Carboxylatgruppen, die ebenfalls an der Oberfläche der Mizellen vorhanden sind, verhindern durch elektrostatische Abstoßung die Aggregation der fluorhaltigen Einheiten.
Diese Strategie ermöglicht es, fluorhaltige Kerne durch den Körper zu transportieren und direkt zum Tumor zu leiten, der mittels MRT-19F nachgewiesen wird.
Doch das ist noch nicht alles: Diese selbstassemblierenden Nanosysteme können auch zur Verkapselung und Steuerung mehrerer Verbindungen im Körper verwendet werden. Zum Beispiel ein Fluoreszenzmittel im nahen Infrarotbereich (NIRF) und ein Krebsmedikament wie Paclitaxel. Die Wissenschaftler haben diese beiden Verbindungen ausgewählt, um den Tumor mittels multimodaler Bildgebung (MRT-19F und NIRF) sehr präzise zu visualisieren und gleichzeitig eine thernanostische Behandlung in situ zu beginnen.
In Studien an Mäusen mit menschlichen Pankreaskrebs-Xenotransplantaten ermöglichten diese Mittel nicht nur eine spezifische Visualisierung der Tumoren, sondern zeigten auch eine höhere Wirksamkeit im Vergleich zu Paclitaxel allein bei der Behandlung von Krebs.
Darstellung des amphiphilen Dendrimers, das zur Konstruktion der selbstassemblierenden Nanosysteme für die Fluor-Magnetresonanztomographie, Multimodale Bildgebung und als Theranostik-Mittel zur Behandlung von Pankreastumoren verwendet wurde.
© Ling Peng
Diese Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung von Mitteln zur MRT-19F-Bildgebung und zur theranostischen Behandlung. Durch die Nutzung der Chemie der supramolekularen, selbstassemblierenden Dendrimere könnte diese Arbeit zu bedeutenden Fortschritten im Umgang mit Krebs und anderen Krankheiten führen, für deren Behandlung eine präzise Bildgebung und gezielte Therapien erforderlich sind.
Die nächsten Schritte werden darin bestehen, diese Technologie weiter zu verfeinern und klinische Studien durchzuführen, um ihre Wirksamkeit und Sicherheit beim Menschen zu überprüfen.
Verfasser: AVR
Referenz:
Self-assembling dendrimer nanosystems for specific fluorine magnetic resonance imaging and effective theranostic treatment of tumors
PNAS 2024