Erfolgreich im Mausversuch: Im Tumor platzierte Nanoröhrchen helfen, die kranken Zellen bei Laserbeschuss gezielt zu überhitzen und so abzutöten

Winston-Salem (USA) - Ein kurzer Laserbeschuss und der Tumor stirbt ab - dieser Wunschvorstellung sind Krebsmediziner und Nanoforscher einen großen Schritt näher gekommen. In Experimenten mit krebskranken Mäusen konnten sie zeigen: Der Tumor verschwand in 80 Prozent der Fälle, nachdem ein Infrarotlaser die vorher im Tumor injizierten Nanoröhrchen 30 Sekunden lang erhitzt hatte. Die winzigen Röhrchen aus Kohlenstoff sorgen für eine gleichmäßige Überhitzung der Krebszellen, die daraufhin schrumpfen und absterben. Bei acht von zehn Mäusen mit der höchsten Dosierung verschwanden die Tumoren vollständig und waren auch nach Ende der Studie nicht wiedergekehrt, schreiben die Forscher im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS). Auch für Menschen dürfte sich diese Methode eines Tages eignen, so die Forscher. Allerdings sind noch Versuche an größeren Tieren sowie Untersuchungen zur Langzeitwirkung nötig. Dann allerdings scheint die Bekämpfung unterschiedlichster Tumorarten möglich.

"Man kann tatsächlich die Tumoren schrumpfen sehen, bis sie eines Tages weg sind", erklärt Suzy Torti, Biochemie-Professorin an der Wake Forest University School of Medicine. "Die Mäuse haben nicht nur überlebt, sie hielten auch ihr Gewicht, hatten keine merkbaren Abnormalitäten und zeigten keine offensichtlichen Probleme mit innerem Gewebe. Soweit wir sagen können, gab es keine wirklichen Nachteile - abgesehen von einer vorübergehenden leichten Verbrennung auf der Haut, die die Tiere nicht zu stören schien. Das ist sehr ermutigend". Tortis Team arbeitete zusammen mit Kollegen vom Wake Forest University Center for Nanotechnology and Molecular Materials, von der Rice University und dem Virginia Polytechnic Institute.

Die Forscher nutzten mehrwandige Nanoröhrchen aus Kohlenstoff (MWCNT), nur millionstel Millimeter klein, bei denen dünnste Kohlenstoff-Blättchen locker ineinander gerollt sind. Wenn sie Laserlicht aus dem nahen Infrarotbereich ausgesetzt sind, beginnen sie zu vibrieren und erzeugen Wärme. Da dies auch durch Haut und dünnes Gewebe hindurch funktioniert, ist für die Behandlung keine Operation notwendig. Die Nanoröhrchen müssen in den Tumor injiziert werden. Tortis Team verabreichte mehreren Mäusegruppen, die an Nierenkrebs erkrankt waren, unterschiedliche Mengen an Nanoröhrchen direkt in die Tumoren. Die höchste Dosis umfasste 100 Mikrogramm der Röhrchen, zum Vergleich diente eine Gruppe nicht behandelter Mäuse und eine weitere, die zwar Nanoröhrchen, aber keine Bestrahlung erhielt. Zur einmaligen Bestrahlung von nur 30 Sekunden Dauer kamen Infrarotlaser mit schwacher Leistung (3 Watt/cm2) zum Einsatz. Mithilfe von Magnetresonanz-Temperaturbildern und per Immunohistochemie, also mit Proteinen, die spezifisch auf Hitze reagieren, überprüften die Forscher die thermischen Effekte der Behandlung.

Fazit: Die unbehandelten Mäuse starben nach rund 30 Tagen an ihren Tumoren, die nicht bestrahlten Mäuse ebenso. Bei allen anderen zeigte sich: Je höher die Dosis an injizierten Nanoröhrchen, desto mehr Tumor war zerstört, desto länger lebten die Tiere und desto seltener bildeten sich neue Tumoren. Bei den Mäusen, die die höchste Dosis von 100 Mikrogramm erhalten hatten, waren nach dreieinhalb Monaten 80 Prozent weiterhin komplett tumorfrei. Der Großteil war auch am Ende der Studie nach 9 Monaten noch am Leben.

Die Behandlung mit mehrwandigen Nanoröhrchen scheint die Tumoren gleichmäßig aufzuheizen und deshalb effektiv zu zerstören. Bisherige Varianten der Wärmetherapie bei Krebs, der so genannten thermischen Ablation, wenden lediglich eine punktförmige Hitzequelle auf den Tumor an. Andere Forschungsgruppen arbeiten derzeit mit einwandigen Nanoröhrchen oder auch mit Nano-Goldteilchen. Torti glaubt allerdings, dass die mehrwandigen Röhrchen im Vergleich damit am effektivsten Hitze produzieren können. Nun will ihr Team herausfinden, ob sich die Behandlung an den Mäusen auch gefahrlos auf menschliche Patienten übertragen lässt. Dazu müssen Studien zeigen, dass die Behandlung auch über längere Zeit die Organe weder schädigt noch verändert und was mit den Nanoröhrchen im Körper geschieht. Die Art des Tumors scheint weniger eine Rolle zu spielen, solange er relativ nahe unter der Haut, in der Mundhöhle oder der Blasenwand liegt, so Torti: "Weil dies eine Hitzebehandlung ist und keine biologische Behandlung, funktioniert sie bei allen Tumor-Arten, wenn man sie heiß genug bekommt".