Artemisinin kann gezielt Krebszellen töten während normale Zellen unverletzt
University of Washington
Forscher an der University of Washington haben Blended der Vergangenheit mit der Gegenwart in den Kampf gegen den Krebs, Synthese eine viel versprechende neue Verbindung von einem alten chinesischen Heilmittel, die Krebszellen "raffgierige Appetit auf Eisen, damit sie ein Ziel.
Der Stoff, Artemisinin, wird aus der Pflanze Wermut und wurde in China seit der Antike zur Behandlung von Malaria. Frühere Arbeiten von Henry Lai und Narendra Singh, beide UW bioengineers darauf hin, dass Artemisinin allein könnte selektiv Krebszellen zu töten, wobei normale Zellen unversehrt.
Die neue Verbindung scheint erheblich zu verbessern, dass die tödlichen Selektivität, die nach einer neuen Studie, die in einer aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Life Sciences. Zusätzlich zu Lai und Singh, Co-Autoren gehören Tomikazu Sasaki und Archna Messay, beide UW Chemiker.
"Mit sich selbst, Artemisinin ist etwa 100-mal mehr selektiv in Krebszellen töten im Gegensatz zu normalen Zellen", sagte Lai. "In dieser Studie, die neue Verbindung Artemisinin wurde 34.000 mal stärker in die Tötung der Krebszellen im Gegensatz zu ihren normalen Vettern. So ist die Tag-Kennzeichnung zu haben scheint stark erhöht die Wirksamkeit von Artemisinin der Krebs-Tötung Eigenschaften."
Die Substanz wurde in Lizenz an Chongqing Holley Holdings und Holley Pharma, seine US-Tochtergesellschaft, entwickelt werden für eine mögliche Verwendung beim Menschen. Obwohl die Verbindung ist viel versprechend, die Beamten sagen, mögliche Verwendung für die Menschen ist noch Jahre entfernt ist.
In der Studie, die Forscher ausgesetzt menschlichen Leukämie-Zellen und weißen Blutkörperchen an die Substanz. Während die Leukämie-Zellen schnell gestorben ist, die weißen Blutkörperchen im Wesentlichen blieb unverletzt.
Der Trick, um die Verbindung der Wirksamkeit, nach Lai, scheint sich in die Nutzung der Funktion, wie Krebszellen.
Weil sie so schnell vermehren, die meisten Krebszellen brauchen mehr Eisen als normale Zellen, die DNA-Replikation. Zur Erleichterung, dass Krebszellen haben Buchten auf ihrer Oberfläche, auch bekannt als Transferrin-Rezeptoren, in der mehr als andere Zellen. Diese Rezeptoren ermöglichen einen schnellen Transport in die Zelle von Transferrin, ein Eisen-Protein gefunden, die im Blut.
Bei der Erstellung der Verbindung, Forscher gebunden Artemisinin zu Transferrin auf der molekularen Ebene. Die Kombination der beiden Bestandteile wird zum Narren der Krebszelle.
"Wir nennen es ein Trojanisches Pferd, weil die Krebszellen erkennt Transferrin als natürliche, harmlose Protein", sagte Lai. "So der Zelle nimmt die Verbindung, ohne zu wissen, dass eine Bombe - Artemisinin - versteckt im Inneren."
Einmal in der Zelle, die Artemisinin reagiert mit dem Eisen, Laicherbestands hoch reaktiven Chemikalien genannte "freie Radikale". Der Angriff freier Radikale und andere Moleküle der Zellmembran, bricht es auseinander und Tötung der Zelle.
Laut Lai, diesen Prozess ist das, was zunächst piqued sein Interesse an Artemisinin über 10 Jahren. Die Wermut-Extrakt wurde vor Jahrhunderten in China, aber die Behandlung wurde im Laufe der Zeit verloren. In den 1970er Jahren wurde es wieder als Teil einer alten Handschrift, die medizinische Maßnahmen, darunter ein Rezept, einen Wermut-Extrakt. Die medizinische Gemeinschaft bald entdeckt, dass der Extrakt, Artemisinin, gut gegen die Malaria, und es ist derzeit für diesen Zweck in ganz Asien und Afrika.
Artemisinin gegen Malaria, weil die Malaria-Parasiten sammelt hohen Eisen-Konzentrationen, wie sie metabolisiert Hämoglobin im Blut. Da die Wissenschaft begann zu verstehen, wie Artemisinin funktioniert, Lai sagte, er begann sich zu fragen, wenn der Prozess hatte Auswirkungen für die Krebsbehandlung.
"Ich denke, dass vielleicht können wir dieses Wissen nutzen, um selektiv Krebszellen Ziel", sagte er. "Bisher sind die Aussichten scheint gut zu sein.
Artemisinin ist ein sekundärer Pflanzenstoff, chemisch ein Sesquiterpen, der in den Blättern und Blüten des Einjährigen Beifußes (Artemisia annua) vorkommt. Charakteristika der Artemisininstruktur sind ein Trioxanringsystem und eine Peroxidbrücke. Es wird in Vietnam, China und Afrika zur Behandlung von Infektionen mit multiresistenten Stämmen von Plasmodium falciparum, dem Erreger der Malaria tropica, eingesetzt. Im Juni 2009 wurden jedoch aus Kambodscha die ersten Resistenzen bekannt.
Artemisinin Gewinnung
Die Gewinnung erfolgt durch die Extraktion getrockneter Blätter und Blüten mit Hexan, worin der Wirkstoff, der überwiegend in den ätherischen Öldrüsenschuppen lokalisiert ist, gut löslich ist. Auf einer Anbaufläche von einem Hektar lassen sich bis zu zwei Tonnen Blattmaterial ernten, die zwei bis drei Kilogramm des Extraktes liefern. Der Artemisiningehalt in der Pflanze liegt zwischen 0,1 und 0,4 % bezogen auf das Trockengewicht. Züchtungen mit einem Wirkstoffgehalt bis zu 1,4 % sind bekannt. Aus dem eingedampften Rohextrakt, einem gelben, viskosen Öl, wird Artemisinin durch Umkristallisation gewonnen, jedoch ist dieses Verfahren relativ teuer und folglich ist der Preis für Artemisinin sehr hoch.
Experimentell wird neuerdings auch die Biosynthese in genetisch modifizierten E. coli Bakterien und Sacharomyces cerevisiae erforscht. Erste Erfolge auf dem Weg zum künstlichen Ersatzstoff gibt es bereits. Jay Keasling daran wird von der Bill-und-Melinda-Gates-Stiftung mit 43 Millionen Dollar unterstützt Die Arbeit von
Artemisinin Wirkungsweise
Artemisinin besitzt eine Peroxidstruktur, welche in Gegenwart hoher Konzentrationen an Eisenionen instabil ist und freie Radikale bildet. Solche hohen Konzentrationen werden in Erythrozyten, aber auch in Plasmodien gefunden, die Eisen akkumulieren. Gelangt Artemisinin in mit Plasmodien infizierte Erythrozyten, werden freie Radikale gebildet, und der Parasit möglicherweise dadurch getötet. Mittlerweile verdichten sich jedoch die Hinweise, dass Artemisinin-Derivate spezifischer wirken, indem sie beispielsweise pfATP6, eine Ca-ATPase hemmen. Eine molekülspezifische Wirkung würde auch besser als eine rein chemisch-physikalische Wirkungsweise das vereinzelte Auftreten von Resistenzen erklären. Durch die enorme Wandlungsfähigkeit des Malariaerregers scheinen sich auch gegen Artemisinin Resistenzen zu bilden.
Beifuß gegen Malaria
Als jedoch in den 70-er Jahren des letzten Jahrhunderts bei archäologischen Ausgrabungen eine Beifuß-Rezeptur gegen Malaria entdeckt wurde, begann man sich erneut mit dem Kraut zu beschäftigen. Dabei wurden die verschiedenen Wirkstoffe wie Artemether, Artemisinin und Artesunate isoliert. Artesunate ist wasserlöslich, sehr wirksam und hat eine kurze Halbwertszeit. Artemether ist öl- und wasserlöslich und kann daher die Bluthirnschranke passieren. Gleichzeitig hat es eine etwas längere Halbwertszeit, was bedeutet, dass es auch toxischer ist. Artesiminin liegt in der Halbwertszeit dazwischen und kann ebenfalls die Bluthirnschranke passieren. Daher ist es eines der wenigen Mittel, die seit dem Vietnamkrieg gegen akute Malaria eingesetzt werden und auch von der Weltgesundheitsorganisation WHO anerkannt sind.
Wirkweise gegen Malaria
Artemisinin reagiert mit den hohen Eisenkonzentrationen in den Malariaerregern. Wenn Artemisinin mit Eisen in Berührung kommt, wird eine chemische Reaktion ausgelöst. Sie bringt geladene Atome hervor, die wir als freie Radikale kennen. Bei der Malariabehandlung greifen die freie Radikale die Zellmembrane der Malariaerreger an und brechen sie auf. Damit töten sie den Parasiten.
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