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Utl. ForscherInnen legen Grundstein für neue verbesserte Wirksamkeit von Antitumormitteln
Photodynamische Therapien haben sich als wirksame Alternative zur konventionellen Entfernung von Tumoren bewährt. In einer aktuellen Forschungsarbeit ist es einem internationalen Team vom Institut für Theoretische Chemie der Universität Wien gelungen, die Anlagerung von Methylenblau, eine der gängigsten Substanzen der Photodynamischen Therapie, an die DNA von Krebszellen zu simulieren. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse können dabei helfen, die Wirksamkeit des Stoffes zu erhöhen und damit den Heilungserfolg zu optimieren.
Die Photodynamische Therapie ist ein neues Verfahren zur Behandlung von Krebs und mikrobiellen Infektionen, das vorwiegend in der Dermatologie, aber auch in der Onkologie und Augenheilkunde Anwendung findet. Dabei wird dem Patienten eine durch Licht aktivierbare Substanz verabreicht, die sich in den Tumorzellen bzw. in den Mikroorganismen anreichert. Durch anschließende Bestrahlung werden toxische Substanzen, insbesondere Sauerstoffradikale, erzeugt, die Krebszellen oder Mikroorganismen abtöten und damit den Tumor vernichten. Der wesentliche Vorteil an dieser Behandlungsmethode liegt darin, dass keine weiträumige Entfernung von gesundem, nicht vom Tumor befallenem Gewebe von Nöten ist.
Methylenblau als Wundermittel
Die theoretischen Chemiker Juan J. Nogueira, Markus Oppel und Leticia González vom Institut für Theoretische Chemie untersuchen in ihrer Arbeitsgruppe die molekularen Grundlagen der Wirksamkeit von solchen Antitumormitteln. Das Haupt¬augenmerk liegt dabei auf dem Verständnis der Mechanismen, die der Photodynamischen Therapie zugrunde liegen. "Eine der am häufigsten eingesetzten Verbindungen für diese Therapie ist Methylenblau", erklärt Gonzalez. In einer vorangehenden Arbeit konnten die ForscherInnen bereits nachweisen, wie sich das Molekül an die DNA bindet. "Wir konnten allerdings noch keine Aussage treffen, inwieweit die Art der Einlagerung in die Erbsubstanz den Mechanismus der Erzeugung der Sauerstoffradikale beeinflusst", führt die Chemikerin weiter aus.
Simulation mit Supercomputer
Mittels Computersimulationen am Supercomputer Vienna Scientific Cluster, den die Universität Wien gemeinsam mit der TU Wien, BOKU, TU Graz und Universität Innsbruck betreibt, ist es den WissenschafterInnen nun gelungen, die Anlagerung von Methylenblau an die DNA des Zellkerns von Krebszellen zu simulieren. "Es hat sich herausgestellt, dass das eingelagerte Methylenblau durch die DNA von dem in den Zellen vorhandenen Wasser abgeschirmt wird", resümiert Nogueira. Der Mechanismus der Sauerstoffradikalerzeugung ähnelt daher mehr dem Vorgang im Vakuum und nicht, wie bisher angenommen wurde, dem Reaktionsverlauf in wässriger Lösung.
Modifikation für mehr Effizienz
"Dieses neue Verständnis der Reaktionsbedingungen erlaubt es, gezielt nach Modifikationen von Methylenblau zu suchen, welche einerseits die Einlagerung unverändert lässt, andererseits aber die Effizienz der Erzeugung des toxischen Sauerstoffs steigert, indem unerwünschte Nebenreaktionen unterbunden werden", freut sich Nogueira. Mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse könnte nun die Wirksamkeit von Methylenblau drastisch erhöht werden.
Publikation in "Angewandte Chemie":
J. J. Nogueira, M. Oppel und L. González, Verstärkung der Interkombinationseffizienz von Phenotiaziniumfarbstoffen durch Einlagerung in DNA, in Angewandte Chemie, (2015).
DOI: 10.1002/ange.201411456
Publikation in "Biochemistry":
J. J. Nogueira und L. González, Molecular Dynamics Simulations of Binding Modes between Methylene Blue and DNA with Alternating GC and AT Sequences , in Biochemistry 53(14), 2391-2412, (2014).
DOI: 10.1021/bi500068z
Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Markus Oppel
Institut für Theoretische Chemie
Universität Wien
1090 Wien, Währinger Str. 17
T +43-1-4277-527 52
M +43-664-60277-527 52
markus.oppel@univie.ac.at
http://www.theochem.univie.ac.at
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M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart@univie.ac.at
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1365 gegründet, feiert die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum mit einem vielfältigen Jahresprogramm – unterstützt von zahlreichen Sponsoren und Kooperationspartnern. Die Universität Wien bedankt sich dafür bei ihren KooperationspartnerInnen, insbesondere bei: Österreichische Post AG, Raiffeisen NÖ-Wien, Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft, Stadt Wien, Industriellenvereinigung, Erste Bank, Vienna Insurance Group, voestalpine, ÖBB Holding AG, Bundesimmobiliengesellschaft, Mondi. Medienpartner sind: ORF, Die Presse, Der Standard.
Dem Team um Juan J. Nogueira, Markus Oppel und Leticia González ist es gelungen, den Mechanismus de ...
Source: Copyright: Universität Wien
Juan J. Nogueira und Markus Oppel bei der Untersuchung der Einbettung von Methylenblau in DNA.
Source: Copyright: Universität Wien
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Chemistry, Medicine
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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