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Die photodynamische Therapie gegen Krebs basiert darauf, Patienten eine 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 an Grenzen, wo kein Sauerstoff vorhanden ist. Die Gruppe von Prof. Dr. Johannes Karges von der Ruhr-Universität hat einen Durchbruch erzielt, der die Behandlung 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.
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.“
Förderung
Die Arbeiten wurden gefördert durch das Liebig-Stipendium des Fonds der chemischen Industrie des Verbandes der Chemischen Industrie, den Life Sciences Bridge Award der Aventis-Stiftung sowie den Paul-Ehrlich-&-Ludwig-Darmstaedter-Nachwuchspreis 2024 – eine Auszeichnung der Paul-Ehrlich-Stiftung.
Prof. Dr. Johannes Karges
Medizinische Anorganische Chemie
Fakultät für Chemie und Biochemie und Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel. +49 234 32 24187
E-Mail: johannes.karges@ruhr-uni-bochum.de
Nicolás Montesdeoca, Zisis Papadopoulos, Hung Manh Tran, Steffi Krause Hinojosa, Henrik Sielhorst, Jacqueline Heinen-Weiler, Johannes Karges: Exploiting Metal-to-Metal Electron Transfer in a Ru(II) Polypyridine–Deferasirox Conjugate for Hypoxic Photodynamic Therapy, in: Journal of the American Chemical Society, 2026, DOI: 10.1021/jacs.5c20295.
Johannes Karges und sein Team haben einen neuen Wirkmechanismus gegen Krebszellen realisiert.
Copyright: RUB, Marquard
Criteria of this press release:
Journalists
Chemistry, Medicine
transregional, national
Research results
German
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