Forscher der Universität Tokio, Japan, haben einen völlig neuen Ansatz zur Krebsbehandlung entwickelt – und er könnte eine neue Ära der Arzneimittelentwicklung einleiten. Dabei handelt es sich um künstliche, haarnadelförmige DNA-Stränge, die mit spezifischer microRNA reagieren, die in Krebszellen überproduziert wird, und eine natürliche Immunantwort auslösen. In Labortests erwies sich die Technik als wirksam gegen bösartige Melanomzellen von Mäusen sowie gegen menschliche Brust- und Gebärmutterhalskrebszellen.
Auf Nukleinsäuren basierende Medikamente – insbesondere die informationstragenden Moleküle Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA) – haben die Fähigkeit, die biologischen Funktionen von Zellen zu steuern.
Aus diesem Grund wird erwartet, dass ihre Entwicklung die Zukunft der Medizin verändern und neue Wege für die Behandlung von Krebs und anderen schwer zu behandelnden Krankheiten eröffnen wird, die durch genetische Krankheiten und Viren verursacht werden.
In ihrer Studie ließen sich der bioorganische Chemiker Professor Akimitsu Okamoto von der Universität Tokio und seine Kollegen dazu inspirieren, ein neues Krebsmedikament unter Verwendung künstlicher DNA zu entwickeln.
Der Autor und bioorganische Chemiker Professor Akimitsu Okamoto von der Universität Tokio sagte: „Wir dachten, wenn wir neue Medikamente entwickeln können, die durch einen anderen Wirkmechanismus wirken als herkömmliche Medikamente, könnten sie gegen bisher unbehandelbare Krebsarten wirksam sein jetzt.”
Die Entwicklung von Nukleinsäure-Medikamenten zur Verwendung bei der Behandlung von Krebs war bisher eine Herausforderung – zum Teil, weil es schwierig ist, Nukleinsäuren zwischen Krebszellen und ihren gesunden Gegenstücken zu unterscheiden.
Dies bedeutet, dass traditionell das Risiko bestand, dass die Behandlung versehentlich auf gesunde Zellen abzielt und das Immunsystem des Patienten negativ beeinflusst.
In ihrer Studie synthetisierten Prof. Okamoto und seine Kollegen jedoch ein Paar haarnadelförmiger, krebstötender DNA-Stücke – sogenannte „oHPs“ – die funktionieren, indem sie eine natürliche Immunantwort auslösen und nur auf bestimmte Krebszellen abzielen.
Krebs kann dazu führen, dass Zellen bestimmte DNA- und RNA-Moleküle überexprimieren – d. h. zu viele Kopien davon erstellen, wodurch sie nicht richtig funktionieren.
Einmal in die Zielzellen injiziert, funktionieren die künstlichen DNA-Stränge der Forscher, indem sie sich mit einem solchen überexprimierten Mikro-RNA-Molekül namens miR-21 verbinden – und sich dann entwirren.
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Diese Entwirrung ermöglicht es den oHps, sich zu längeren DNA-Ketten zusammenzuschließen, was wiederum das Immunsystem dazu veranlasst, die überexprimierten miR-21-Moleküle als gefährlich zu erkennen – wodurch eine angeborene Immunantwort aktiviert wird, die nicht nur die Krebszellen tötet, sondern auch weitere verhindert Wachstum von Krebsgewebe.
In Labortests stellte das Team fest, dass die oHps gegen überexprimiertes miR-21 sowohl in menschlichen, von Gebärmutterhalskrebs stammenden Zellen, von menschlichen, dreifach negativen, von Brustkrebs stammenden Zellen als auch in von malignen Melanomen der Maus stammenden Zellen wirksam waren.
Prof. Okamoto: „Die Bildung langer DNA-Stränge aufgrund der Wechselwirkung zwischen kurzen DNA-oHPs und überexprimiertem miR-21, die von dieser Forschungsgruppe gefunden wurde, ist das erste Beispiel für seine Verwendung als selektive Immunverstärkungsantwort, die auf eine Tumorregression abzielen kann. ”
Dies, fügte er hinzu, „bietet eine neue Klasse von Nukleinsäure-Medikamentenkandidaten mit einem Mechanismus, der sich völlig von bekannten Nukleinsäure-Medikamenten unterscheidet“.
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Okamoto fuhr fort: „Die Ergebnisse dieser Studie sind gute Nachrichten für Ärzte, Forscher in der Wirkstoffforschung und Krebspatienten, da wir glauben, dass sie ihnen neue Optionen für die Arzneimittelentwicklung und die Medikationspolitik eröffnen werden.
„Als nächstes werden wir auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Forschung die Arzneimittelentdeckung anstreben und die Arzneimittelwirksamkeit, Toxizität und potenziellen Verabreichungsmethoden im Detail untersuchen.“
Die Forscher warnten jedoch davor, dass noch „viele Schritte zu tun“ seien, bevor eine auf ihrer Technik basierende Behandlung von Krebs allgemein verfügbar gemacht werden könne.
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.