Nanopartikel aus Metallen oder Mineralien haben mehrere Nachteile. Sie sind teuer herzustellen und sie können sich im Körper ablagern und dann Ärger bereiten. Darum hat sich Nicole Steinmetz für ihre Forschung Nanopartikel angeschaut, wie sie die Natur selbst herstellt: Viren, genauer gesagt Viren, die normalerweise Pflanzen krank machen. Das hat einen wichtigen Grund, sagt die Professorin für biomedizinisches Ingenieurswesen an der Medizinischen Fakultät der Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio.
"Der Vorteil ist einfach, dass es ein Protein ist. Der menschliche Körper kennt Proteine und kann das über die Zeit abbauen - von einem Virus dann in die Proteine und Aminosäuren, sodass es keine Anlagerungen von Fremdmaterialien im Körper gibt."
Bohnen-Virus löst Immunantwort des Tumors hervor
Nicole Steinmetz hat vor kurzem zwei ganz verschiedene Ansätze vorgestellt, wie Pflanzenviren gegen Tumoren wirken können. Beim ersten verwendet sie das Cowpea Mosaic Virus, das Augenbohnen befällt. Die Forscher haben gezeigt, dass es gegen Tumoren wirken kann. Dazu haben sie es Versuchsmäusen in Geschwüre gespritzt.
"Wir haben herausgefunden, dass dieses Cowpea Mosaic Virus eine Immunantwort, die ganz aggressiv gegen den Krebs wirkt, hervorruft. Und diese Immunantwort ist zunächst lokal. Das Schöne an der Sache ist, dass nicht nur der Krebs dort behandelt wird, sondern eine systemische Immunantwort hervorgerufen wird, die Metastasen, die weit entfernt von dem Haupttumor sind, mitbehandelt."
Der Tumor hat das Immunsystem eingelullt, das Pflanzenvirus weckt es wieder auf. Bei Hautkrebs, Brustkrebs, Eierstockkrebs und Darmkrebs habe diese Therapie in Mäusen funktioniert.
Welche Mechanismen genau dahinterstecken, das verstehen Nicole Steinmetz und ihre Kollegen noch nicht. Nur so viel: Ein Teil der Wirkung beruht auf der Form des Virus. Das Cowpea Mosaic Virus ist eine kleine Kugel.
"Die kugelförmigen Viren werden sehr schnell von Makrophagen, dendritischen Zellen und neutrophilen Zellen erkannt, also Zellen vom Immunsystem, und sie werden sehr schnell von diesen Zellen auch aufgenommen. Das leitet dann eine Immunantwort ein."
Tabak-Virus wird mit Chemotherapeutikum gefüllt
Ganz anders sieht es bei dem anderen Pflanzenvirus aus, mit dem Nicole Steinmetz und ihr Team arbeiten: dem Tabakmosaikvirus. Es ist lang, dünn und hohl - wie ein winziger Strohhalm. Die Wissenschaftler verändern seine äußere Hülle. Sie fügen Bausteine hinzu, sodass die Viren menschliche Krebszellen befallen können.
Eine Krebszelle sieht anders aus auf der Oberfläche als eine normale Zelle. Diese Unterschiede haben Krebsforscher schon für verschiedene Krebsarten herausgefunden. Man kann die äußere Fläche so verwenden, dass das Partikel an eine Krebszelle anbindet, aber nicht an eine Nicht-Krebszelle.
Gleichzeitig füllen die Forscher das Virus mit einem Chemotherapeutikum: Sie nutzen es als Medikamentenfähre. Ein großes Problem mit diesen Giften besteht darin, dass sie nicht nur Krebszellen, sondern auch gesundes Gewebe angreifen und damit heftige Nebenwirkungen verursachen.
Im Labor haben es Nicole Steinmetz und Kooperationspartner vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit einem Chemotherapeutikum beladen, das 40-mal so aggressiv ist, wie ein vergleichbares herkömmliches Medikament.
"Das ist natürlich schon ein Durchbruch, so eine hohe Potenz in dem Medikament zu haben. Es hat dann aber eben auch wieder die Gefahr: Die Nebenwirkungen können natürlich auch wieder stärker sein. Und da ist es eben besonders wichtig, dass man ein Transportmittel hat, um dieses Medikament sicher an den Tumor anzubringen. Und dadurch die ganzen Nebenwirkungen zu vermindern und dem Patienten eine bessere Lebensqualität anbieten zu können."
