Edelmetallkomplexe spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung medizinischer Behandlungen, insbesondere in der Onkologie. Doch ihr Wirkmechanismus und ihr Verhalten in der biologischen Umgebung sind noch weitgehend unerforscht.
Wissenschaftler des Pariser Instituts für Molekularchemie haben nun eine umfassende Studie zur chemischen Reaktivität und antitumoralen Aktivität verschiedener Goldverbindungen durchgeführt. Damit ebnen sie den Weg für neue, effektivere und gezieltere Therapiestrategien im Kampf gegen Krebs.
Edelmetalle wie Gold besitzen eine einzigartige elektronische Struktur, die ihnen außergewöhnliche chemische Eigenschaften verleiht. Diese führen zu subtilen Wechselwirkungen mit biologischen Molekülen. So finden sich Goldkomplexe beispielsweise in Pharmazeutika wie Auranofin, einem Medikament zur Behandlung von rheumatoider Arthritis, das derzeit auch als Krebsmittel in klinischen Studien getestet wird.
Leider gibt es nur wenige Informationen über das Verhalten dieser antitumoral wirksamen Verbindungen in der biologischen Umgebung. Verändern sie sich? Wird ihre elektronische Struktur modifiziert? Auf welchen Teil der Zelle wirken sie ein? Um diese Fragen zu beantworten, haben Wissenschaftler des Pariser Instituts für Molekularchemie (CNRS/Sorbonne Université) eine umfassende Studie zur chemischen Reaktivität und antitumoralen Aktivität verschiedener Gold(III)-Verbindungen durchgeführt.
Die untersuchten Verbindungen zeigen alle eine hohe Toxizität gegenüber Tumorzellen. Die Analysen, basierend auf spektroskopischen und mikroskopischen Techniken unter Nutzung von Synchrotron-Röntgenstrahlung, zeigen, dass alle Komplexe sowohl in extrazellulären Umgebungen als auch innerhalb von Lungenkrebszellen stabil sind. Sie erfahren keine strukturellen Veränderungen, und die Goldatome bleiben an ihre Liganden gebunden.
Durch Röntgenfluoreszenzmikroskopie gelang es den Wissenschaftlern, chemische Elemente – einschließlich Gold – in kryokonservierten, hydratisierten Lungenkrebszellen mit einer Auflösung von wenigen Dutzend Nanometern zu "kartieren". Gold reichert sich selektiv in den Mitochondrien, den "Kraftwerken" der Zellen, an.
Noch besser: Durch eine präzise Röntgenabsorptionsspektroskopie erhielten die Teams essentielle Informationen über die elektronische Struktur und Geometrie der Goldatome in dieser biologischen Umgebung.
Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass die antitumorale Aktivität der Goldkomplexe wahrscheinlich auf Wechselwirkungen zwischen den Verbindungen als Ganzes und bestimmten biologischen Molekülen beruht, deren Aktivität sie stören. Dies stellt einen fundamentalen Unterschied zu anderen antitumoralen Goldkomplexen dar, die üblicherweise den Zelltod durch direkte Koordination der Goldatome mit Biomolekülen auslösen.
Diese in der Zeitschrift
Angewandte Chemie veröffentlichten Ergebnisse stellen erstmals einen Zusammenhang zwischen der chemischen Struktur und Reaktivität eines Goldkomplexes, seiner Speziation in der Zelle und seiner Zytotoxizität her. Damit eröffnen sie neue Wege im Kampf gegen Krebs.
Redakteur: CCdM
Quelle: CNRS INC