Nanoroboter, die Krebszellen im Körper aufspüren und von der Blutzufuhr abschnüren, daran arbeiten Forscher an der Arizona State University (ASU). Ihre Stärken konnten die Nanobots bereits in Säugetieren beweisen, indem sie Krebstumore und auch Metastasen in Mäusen ausmerzten.

Die US-Wissenschaftler arbeiteten dabei mit Forschern des National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) in China zusammen. "Wir haben damit das erste autonome DNA-basierte Robotersystem für eine zielgerichtete Krebstherapie entwickelt", sagte Hao Yan, Forscher an der ASU. "Diese Technik kann gegen ganz unterschiedliche Krebsarten eingesetzt werden, da auch die Blutgefäße, die die Krebszellen ernähren, in allen Fällen gleich aufgebaut sind." In den Tests der Forscher trugen die Versuchstiere zunächst Tumore mit menschlichem Brust-, Haut-, Eierstock- oder Lungen-Krebsgewebe, die dann die Nanobots gezielt angriffen. Die Ergebnisse der Studie haben die Forscher jetzt im US-Magazin Nature Biotechnology veröffentlicht.

Aufbau in Origami-Technik

Prof. Yan und sein Team befassen sich mit DNA-Origami, eine Technik, in der sich DNA-Bausteine selbst zu komplexen räumlichen Strukturen falten. Für den Bau ihrer Nanoroboter erzeugen sie zunächst flache DNA-Streifen von 90 mal 60 Nanometer, auf deren Oberfläche das Blutgerinnungsmittel Thrombin angeheftet wird. Anschließend können diese komplexen Bausteine wie Röhrchen zusammengerollt werden und kapseln so das Thrombin ein. Schließlich wird das Gebilde noch mit einer Art Erkennungsadapter für ein Krebs-spezifisches Eiweiß ausgerüstet.

Mit einem spezifischen DNA-Adapter für ein Krebs-spezifisches Eiweiß spürt der Nanobot die Krebszellen auf. (Bild: Arizona State University)

Wenn ein solcher Nanobot nun im Blutstrom auf ein Tumor-Blutgefäß stößt, heften sich die entsprechenden Adapter an und, das Nanoröhrchen kann sich wieder entfalten und das eingelagerte Thrombin sorgt für Blutgerinnung bis hin zur Entstehung eines Blutgerinnsels; der Krebstumor verkümmert und stirbt ab.

Tumor nach wenigen Stunden belagert

Die Forscher berichten, dass die Nanobots schnell wirken und Krebszellen bereits wenige Stunden nach der Injektion in großer Zahl belagern. Nach drei Tagen wurden die erwünschten Blutgerinnsel an den Krebszellen registriert. Insbesondere im Fall eines Hautkrebs-Tumors wurden zusätzlich zum Primärtumor sogar zugehörige Metastasen direkt angegriffen. Schädliche Nebenwirkungen wurden in den Versuchen hingegen nicht beobachtet, gesunde Mäuse zeigten ebenso keine Auswirkungen.

"Wir sehen in unseren Ergebnissen vielversprechende Fortschritte in der Anwendung der DNA-Nanotechnik im Kampf gegen den Krebs", erläutert Prof. Yan. Für die Zukunft sieht er die Chance Nanoroboter mit verschiedenen Wirkstoffen zu kombinieren, um so Krebstumore und Metastasen beim Menschen gezielt zu bekämpfen. (agr)