Krebstherapie: Nanoroboter bekämpft Krebs

Fabian Peters

Forscher entwickeln Nanoroboter zur Krebsbehandlung

17.02.2012

Wissenschaftler der Harvard-Universität in den Boston (USA) haben einen Nanoroboter entwickelt, der in Zukunft dabei helfen soll Krebs zu bekämpfen. Der winzige, aus gefalteter DNA bestehende Roboter ist 2000 Mal dünner als ein menschliches Haar und lässt sich dennoch gezielt auf bestimmte Funktionen programmieren.

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So kann der DNA-Nanoroboter gezielt Krebszellen angreifen und deren kontrollierten Zelltod initiieren. Wie die Wissenschaftler des Hansjorg Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard University in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Science“ berichten, wurde der Nanoroboter bisher zwar ausschließlich in Zellkulturen getestet, hier jedoch mit überzeugendem Erfolg. Den Forschern ist es in ihren Laborversuchen gelungen, mit Hilfe des Nanoroboters die programmierte Selbstzerstörung von Leukämie- und Lymphomzellen herbeizuführen.

Nanoroboter nach dem Vorbild der menschlichen Immunabwehr
Der Nanoroboter der US-Wissenschaftler ist nach dem Vorbild der körpereigenen Immunabwehr konstruiert und besteht aus gefalteter DNA. Dabei hat der Nanoroboter die Form eines sechseckigen Käfigs, allerdings in unglaublich winziger Ausführung. Lediglich 45 Nanometer (Millionstel Millimeter) lang und 35 Nanometer dick ist der Nanoroboter – somit etwa 2000 Mal dünner als ein menschliches Haar. Zur Verarbeitung des Erbgutmaterials nutzten die US-Wissenschaftler die sogenannte Methode des DNA-Origami. Mit dem speziellen Verfahren wurden die zwei Hälften des Roboters gefaltet und anschließend durch maßgeschneiderte Riegeln zusammengefügt. An seiner Oberfläche hat der Nanoroboter spezielle Rezeptoren, die ihm – ähnlich wie den weißen Blutkörperchen – das Andocken an bestimmte Zellen ermöglichen. An welche Zielzellen der Nanoroboter andocken soll, können die Forscher durch dessen Konstruktion bestimmen. So war der Roboter in den Laborversuchen dazu in der Lage, bestimmte Krebszellen (Leukämie- oder Lymphomzellen) zu erkennen und an diesen anzudocken. Beim Andocken an die Krebszellen verändert sich die Struktur des Nanoroboters, wodurch sich der Nanokäfig öffnet und die enthaltenen Wirkstoffe freigegeben werden.

Nanoroboter löst programmierten Zelltod der Krebszellen aus
Theoretisch lassen sich unterschiedlichste Wirkstoffe in dem winzigen Käfig transportieren. Die US-Forscher um Studienleiter Shawn Douglas von der Harvard-Universität füllten in ihren Versuchen den Laderaum des Nanoroboters unter anderem mit molekularen Botenstoffen, die den programmierten Zelltod der Krebszellen verursachen. Bei den Krebszellen ist dieses Selbstzerstörungsprogramm der Zellen üblicherweise gestört, was eine effiziente Bekämpfung durch das Immunsystem verhindert. Der molekulare Botenstoff wurde mit Hilfe des Nanoroboters direkt zu den Krebszellen transportiert und konnte hier seine volle Wirkung entfalten. Zwar musste der Botenstoff auf die jeweilige Krebsart angepasst werden, doch anschließend konnte im Laborversuche die erfolgreiche Selbstzerstörung der Leukämie- und Lymphomzellen beobachtet werden, berichten die US-Forscher. Das Verfahren ließe sich auch bei anderen Zellen anwenden, wobei unterschiedlichste Aktionen gezielt in den gewünschten Zelltypen ausgelöst werden könnten, erklärten Shawn Douglas und Kollegen. Prinzipiell, so die Darstellung der US-Wissenschaftler, lasse sich für jede Zielzelle im Organismus eine maßgeschneiderte Version des Nanoroboters entwickeln.

Weitere Forschungen zum Einsatz von Nanorobotern erforderlich
In einem nächsten Forschungsschritt wollen die US-Wissenschaftler ihren Nanoroboter nun im lebenden Organismus testen. Derzeit seien Untersuchungen zum Einsatz bei Versuchstieren in Vorbereitung , erklärte Shawn Douglas. Allerdings gehen die Forscher davon aus, dass hier „wahrscheinlich ein verbessertes Design“ erforderlich wird, „um eine stabile Zirkulation und Funktion im Blutkreislauf zu gewährleisten.“ Zudem sei die Herstellung des Roboters aus gefalteter DNA bisher zu kostspielig. So müssten „die Herstellungskosten des Geräts“ noch deutlich sinken, bevor über einen umfassenderen therapeutischen Einsatz nachgedacht werden kann. Allerdings laufen die Forschungsarbeiten in dem Bereich der Nanotransporter zum gezielten Einsatz von Wirkstoffen gegen bestimmte Zellen auch in anderen Forschungseinrichtungen derzeit auf Hochtouren, so dass unter Umständen bereits in naher Zukunft mit weiteren Ergebnissen zu rechnen ist. (fp)