Das blaue Wunder der Krebstherapie
| 24. Februar 2015
Juan J. Nogueira und Markus Oppel von der Universität Wien wollen Krebszellen mit Farbe besiegen: Hier untersuchen sie die Einbettung von Methylenblau in DNA.
Ein internationales Team um die ChemikerInnen Juan J. Nogueira, Markus Oppel und Leticia González von der Universität Wien hat die Anlagerung von Methylenblau, eine der gängigsten Substanzen der Photodynamischen Therapie im Kampf gegen Tumore, an die DNA von Krebszellen simuliert.
Die Photodynamische Therapie ist ein neues Verfahren zur Behandlung von Krebs und mikrobiellen Infektionen, das vorwiegend in der Dermatologie, aber auch in der Onkologie und Augenheilkunde Anwendung findet. Dabei wird dem Patienten eine durch Licht aktivierbare Substanz verabreicht, die sich in den Tumorzellen bzw. in den Mikroorganismen anreichert. Durch anschließende Bestrahlung werden toxische Substanzen, insbesondere Sauerstoffradikale, erzeugt, die Krebszellen oder Mikroorganismen abtöten und damit den Tumor vernichten. Der wesentliche Vorteil an dieser Behandlungsmethode liegt darin, dass keine weiträumige Entfernung von gesundem, nicht vom Tumor befallenem Gewebe, nötig ist.
Methylenblau als Wundermittel
Juan J. Nogueira, Markus Oppel und Leticia González vom Institut für Theoretische Chemie der Universität Wien untersuchen in ihrer Arbeitsgruppe die molekularen Grundlagen der Wirksamkeit von solchen Antitumormitteln. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Verständnis der Mechanismen, die der Photodynamischen Therapie zugrunde liegen. "Eine der am häufigsten eingesetzten Verbindungen für diese Therapie ist Methylenblau", erklärt Gonzalez. In einer vorangehenden Arbeit konnten die ForscherInnen bereits nachweisen, wie sich das Molekül an die DNA bindet. "Wir konnten allerdings noch keine Aussage treffen, inwieweit die Art der Einlagerung in die Erbsubstanz den Mechanismus der Erzeugung der Sauerstoffradikale beeinflusst", führt die Chemikerin weiter aus.
|
|
|---|
Simulation mit Supercomputer
Mittels Computersimulationen am Supercomputer Vienna Scientific Cluster, den die Universität Wien gemeinsam mit der TU Wien, BOKU, TU Graz und Universität Innsbruck betreibt, ist es den WissenschafterInnen nun gelungen, die Anlagerung von Methylenblau an die DNA des Zellkerns von Krebszellen zu simulieren. "Es hat sich herausgestellt, dass das eingelagerte Methylenblau durch die DNA von dem in den Zellen vorhandenen Wasser abgeschirmt wird", resümiert Nogueira. Der Mechanismus der Sauerstoffradikalerzeugung ähnelt daher mehr dem Vorgang im Vakuum und nicht, wie bisher angenommen wurde, dem Reaktionsverlauf in wässriger Lösung.
Modifikation für mehr Effizienz
"Dieses neue Verständnis der Reaktionsbedingungen erlaubt es, gezielt nach Modifikationen von Methylenblau zu suchen, welche einerseits die Einlagerung unverändert lässt, andererseits aber die Effizienz der Erzeugung des toxischen Sauerstoffs steigert, indem unerwünschte Nebenreaktionen unterbunden werden", freut sich Nogueira. Mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse könnte nun die Wirksamkeit von Methylenblau drastisch erhöht werden.
Das Paper "Verstärkung der Interkombinationseffizienz von Phenotiaziniumfarbstoffen durch Einlagerung in DNA" (AutorInnen: J. J. Nogueira, M. Oppel und L. González) wurde am 6. Februar 2015 im Journal "Angewandte Chemie" publiziert.
Das Paper "Molecular Dynamics Simulations of Binding Modes between Methylene Blue and DNA with Alternating GC and AT Sequences" (AutorInnen: J. J. Nogueira und L. González) wurde am 24. März 2014 im Journal "Biochemistry" publiziert.
