Von wegen Zukunftsmusik: Kleine Roboter, die im menschlichen Organismus Medikamente verteilen, sind zwar noch Fiktion. Natürliche Nanobots mit ähnlichen Fähigkeiten gibt es aber schon heute, wie ein Experiment belegt. Marine Bakterien können demnach als Transporter für Krebsmittel fungieren, sich selbständig im Körper bewegen und Tumore zielsicher finden. Der Clou: Die Organismen orientieren sich anhand von Magnetfeldern und Sauerstoffkonzentrationen, berichten Forscher im Fachmagazin „Nature Nanotechnology“.
Die Chemotherapie ist eine der zentralen Säulen der Krebsbehandlung. Bei der Therapie kommen spezielle als Infusionen, Spritzen oder Tabletten verabreichte Medikamente zum Einsatz, die das Fortschreiten der Erkrankung verhindern sollen. Diese Zytostatika können die Krebszellen an der Teilung hindern und sie zum Absterben bringen. Doch die Behandlung mit den Zellgiften hat einen entscheidenden Nachteil: Denn die Medikamente attackieren nicht nur befallene, sondern oft auch gesunde Körperzellen – mit gefährlichen Folgen.
Um diese Nebenwirkung zu vermeiden, erproben Wissenschaftler immer wieder sogenannte Nanovehikel – kleine Moleküle, die die Krebsmittel direkt zum Zielort bringen sollen. „Die Trefferquoten solcher Transporter waren bisher allerdings sehr gering“, sagen Forscher um Ouajdi Felfoul von der École Polytechnique in Montréal. Das Team hat nun jedoch eine Methode entwickelt, die dieses Problem beheben könnte.
Transporter mit Magnetsinn
Für ihre Entwicklung kreierten die Wissenschaftler eine „Transporter-Legion“, die nicht nur mit Medikamenten beladen werden kann, sondern sich auch selbständig durch den Blutkreislauf bewegt und aktive Krebszellen zielsicher aufspürt. Der Clou: Sie bedienten sich dafür einer Bakterienart mit erstaunlichen Fähigkeiten.
Magnetococcus marinus ist eine Spezies, die über ein sogenanntes Magnetosom verfügt. Dieses erlaubt ihr, sich am Magnetfeld der Erde zu orientieren. „In der Natur schwimmen die Bakterien entlang magnetischer Feldlinien und neigen zudem dazu, sich in Richtung geringer Sauerstoffkonzentrationen zu bewegen“, schreibt das Team. Millionen dieser kleinen Organismen nutzten die Forscher, um ihre Medikamenten-Vehikel zu bauen. Jede Bakterienzelle statteten sie dafür mit 70 künstlichen Nanoliposomen aus, die mit Krebsmitteln beladen werden können.
Bakterien finden schwer therapierbare Regionen
Am Mausmodell zeigte das Team, dass sich die autonomen Transporter zielgerichtet auf Krebszellen zubewegen, wenn sie in der Nähe eines Darmtumors in den Körper injiziert und mithilfe eines künstlich generierten Magnetfelds gesteuert werden. Dank ihrer Vorliebe für sauerstoffarme Regionen finden sie zielsicher Tumorzonen mit sich besonders schnell teilenden Krebszellen.
Im Versuch drangen immerhin bis zu 55 Prozent der eingesetzten Bakterienzellen tief in diese schwer therapierbaren Regionen ein – ein überraschender Erfolg, wie die Forscher berichten. Damit könnten die Bakterien bereits heute wie Nanobots der Zukunft fungieren. Nur einige Nanometer große Miniroboter sollen künftig im menschlichen Organismus zum Beispiel einmal selbständig nach Krankheitsherden suchen und diese auch beseitigen.
Weniger Nebenwirkungen, mehr Effektivität
„Unsere Entwicklung öffnet die Tür für die Synthese neuer Vehikel für therapeutische oder diagnostische Wirkstoffe“, sagt Mitautor Sylvain Martel von der École Polytechnique. Für Krebspatienten bedeutet die Methode einen Hoffnungsschimmer: „In der Chemotherapie, die so giftig für den gesamten Körper ist, könnten unsere natürlichen Nanoroboter genutzt werden, um Medikamente direkt zur Zielregion zu bringen – und damit die schädlichen Nebenwirkungen beseitigen und gleichzeitig die therapeutische Effektivität steigern“, schließt Martel. (Nature Nanotechnology, 2016; doi: 10.1038/nnano.2016.137)
(Polytechnique Montréal/ Nature Nanotechnology, 16.08.2016 – DAL)
