Johannes Karges und sein Team haben einen neuen Wirkmechanismus gegen Krebszellen realisiert.
Medizin
Tumore unabhängig von Sauerstoff behandeln
Die meisten Tumore wachsen so schnell, dass das Gefäßwachstum nicht mithält und sich im Inneren sauerstoffarme Bereiche bilden. Ein neuer Wirkstoff könnte ihre Behandlung mit photodynamischer Therapie möglich machen.
Die photodynamische Therapie gegen Krebs basiert darauf, Patienten eine zunächst inaktive Substanz zu verabreichen, die erst im Tumor durch gezielte Lichtbestrahlung aktiviert wird. Dann erzeugt sie reaktive Sauerstoffspezies, die die Krebszellen töten. Die Methode stößt allerdings an ihre Grenzen, wo kein Sauerstoff vorhanden ist – so wie in vielen Tumoren, die schnell wachsen. Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Johannes Karges von der Ruhr-Universität Bochum hat einen Durchbruch erzielt, der die Behandlung auch solcher Tumore ermöglicht: Wo kein Sauerstoff vorhanden ist, tritt ein alternativer Wirkmechanismus in Kraft. Er nutzt Wasserstoffperoxid, ein natürliches Stoffwechselprodukt der Zellen. Die Forschenden berichten im Journal of the American Chemical Society vom 6. April 2026.
Ein völlig neuer Wirkmechanismus
Die photodynamische Therapie, kurz PDT, ist eine etablierte Behandlungsmethode gegen Krebs, die vielfach im klinischen Einsatz ist. Karges und sein Team haben einen völlig neuen Wirkmechanismus dafür entwickelt, der unabhängig von der Sauerstoffkonzentration im Gewebe funktioniert: Der Ruthenium-basierte Wirkstoff wird durch Licht in einen angeregten elektronischen Zustand überführt. Ist Sauerstoff vorhanden, erfolgt eine Energieübertragung auf molekularen Sauerstoff, wodurch Singulett-Sauerstoff entsteht, der zellschädigend wirkt. „Dieser Prozess entspricht dem klassischen, sauerstoffabhängigen Mechanismus der photodynamischen Therapie“, so Karges.
Bei Sauerstoffmangel wird dieser Weg durch einen alternativen Mechanismus ersetzt. Ursache dafür ist die Koordination von intrazellulärem Eisen an den Wirkstoff. Diese Wechselwirkung verändert die elektronischen Eigenschaften des Systems so, dass statt eines Energietransfers ein ultraschneller Metall-zu-Metall-Elektronentransfer vom angeregten Ruthenium-Zentrum auf das Eisenzentrum erfolgt. Dadurch wird Wasserstoffperoxid in hochreaktive Hydroxylradikale umgewandelt. „Da Wasserstoffperoxid ein natürliches Stoffwechselprodukt der Zelle ist, kann dieser Prozess unabhängig von molekularem Sauerstoff ablaufen“, erklärt Johannes Karges. Die gebildeten Hydroxylradikale führen zu oxidativen Schäden an zentralen zellulären Strukturen und töten die Krebszelle dadurch ab.
Das bedeutet, dass die Substanz auch unter schwierigen Bedingungen aktiv bleibt, in denen bisherige Therapien versagen. In der aktuellen Studie haben die Forschenden das an Brustkrebszellen nachgewiesen. „Prinzipiell kommt die Methode aber für viele verschiedene Tumore infrage“, sagt Johannes Karges. „Allerdings sind wir noch nicht beim Menschen angekommen und arbeiten an der Entwicklung.“
