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Kupfermolekül zeigt vielversprechend, die Ausbreitung von Krebs zu stoppen
Wissenschaftler haben ein Molekül entwickelt, das Kupfer enthält, das so an die DNA bindet, dass die Ausbreitung von Krebszellen verhindert werden kann. Während die Arbeit im allerersten Schritt der Erforschung einer neuen medizinischen Verbindung ist, hofft das Team, dass es zu neuen Medikamenten führt, die Tumore effektiver bekämpfen als aktuelle Chemotherapeutika.
Die zwei Kupferionen binden genau an zwei Phosphate auf DNA.
Bildnachweis: Universität Bielefeld
Das Design des neuen Moleküls ist das Werk von Chemikern, Biochemikern und Physikern der Universität Bielefeld, die ihre Arbeit in der Zeitschrift vorstellen Anorganische Chemie.
Das Team um Thorsten Glaser, Professor für Anorganische Chemie, sagt, ihr neuer Wirkstoff tötete Krebszellen schneller als Cisplatin - ein weitverbreitetes Chemotherapeutikum, das Krebszellen auch tötet, indem es ihre DNA angreift, aber auf andere Weise.
Prof. Glaser erklärt, dass sich viele Forschungen zu Krebsmedikamenten auf Varianten von Cisplatin konzentrierten, aber der neue Kupferkomplex ist eine völlig neue Verbindung, die sie entworfen haben.
Er warnt jedoch, dass, während die Ergebnisse im Labor versprechen, ihre Arbeit Grundlagenforschung ist:
"Wie und ob der Kupferkomplex tatsächlich Krebspatienten verabreicht wird, muss die medizinische Forschung in den kommenden Jahren bestimmen."
Eine potenziell effektivere Alternative zu Cisplatin
Ärzte verwenden seit über 30 Jahren Cisplatin als Chemotherapeutikum gegen Krebs. Während das Medikament gegen bestimmte Krebsarten - wie Lungenkrebs und Hodenkrebs - wirksam ist, funktioniert es nicht für alle Krebsarten.
Auch Cisplatin ist nicht ohne Nebenwirkungen - es verursacht oft Übelkeit, Erbrechen und Durchfall. Eine weitere Komplikation von Cisplatin ist die Medikamentenresistenz - ein Problem, das häufig bei seit langem verbreiteten Medikamenten auftritt.
Aus diesen Gründen wollten Prof. Glaser und sein Labor ein völlig neues, Cisplatin-unabhängiges Mittel finden, das diese Probleme überwindet. Das Team konzentriert sich darauf, Moleküle, die nicht in der Natur zu sehen sind, mit spezifischen Werkzeugen auszustatten.
Die einzige Ähnlichkeit zwischen dem neuen Kupfermolekül und Cisplatin besteht darin, dass beide DNA von Krebszellen angreifen, aber wie sie es tun, ist völlig anders.
DNA ist ein langkettiges, komplexes Molekül aus Nucleobasen, Phosphaten und Zucker. Cisplatin wirkt, indem es die Nukleobasen in der Krebszellen-DNA angreift, während das neue Kupfermolekül die Phosphate angreift.
Neues Kupfermolekül bindet an Phosphate auf Krebszellen-DNA
Das Team entwickelte das Molekül so, dass es sich bevorzugt mit den Phosphaten auf der DNA verbindet - wie ein Schlüssel, der einzigartig in ein Schloss passt. Diese Bindung stört die Art und Weise, wie die DNA die Arbeit der Krebszelle steuert, so dass sie sich nicht selbst replizieren kann und schließlich stirbt.
Die Bindung findet an zwei Stellen zwischen dem Kupfermolekül und der DNA statt. Die Kupferionen sitzen an zwei Punkten, die aus dem Molekül herausragen - wie ein Hufeisen mit seinen beiden Enden. Der Abstand zwischen den beiden Punkten des "Hufeisens" ist genau so groß wie der Abstand zwischen den Phosphaten in der DNA, so dass das Molekül eng an der DNA anliegt.
"Weil zwei Phosphate gleichzeitig binden, ist die Bindekraft größer. Und das erhöht die Wirksamkeit", sagt Prof. Glaser.
In einem anderen Teil der Studie zeigte das Team, dass die neue Verbindung das Potenzial hat, die Fortpflanzung von Krebszellen zu stoppen. Wenn Zellen replizieren, produzieren sie Kopien ihrer DNA auf ähnliche Weise wie bei einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR). In ihrer Studie bestätigt das Team, dass der Kupferkomplex diese Reaktion stoppt.
Und schließlich fügte das Team das neue Molekül zu einer Kultur von Krebszellen hinzu. Prof. Glaser sagt: "Der Kupferkomplex ist wirksamer als Cisplatin" und stellt fest:
"Die höchste Anzahl von Krebszellen starb bei einer Konzentration von 10 Mikromolar. Mit Cisplatin benötigen Sie 20 Mikromolar."
Das Team hat auch einen Weg gefunden, den neuen Kupferkomplex herzustellen.
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