Eine neue Batterie hungert Krebszellen in Mäusen nach Sauerstoff aus.

Es ist nicht großartig, wenn eine Person allen Sauerstoff aus einem Raum saugt. Wenn eine Batterie dies jedoch bei einem Tumor tut, könnte es eine gute Sache sein.

Eine winzige selbstaufladende Batterie, die um einen Tumor gewickelt ist, entfernt Sauerstoff aus der Umgebung der Krebszellen und erhöht die Wirksamkeit einiger Krebstherapien, wie eine Studie an Mäusen zeigt. Mäuse, bei denen kleine Batterien um ihre Brusttumoren herumgewickelt waren und in Verbindung mit einer Krebstherapie standen, zeigten innerhalb von zwei Wochen einen Rückgang des Tumorvolumens um 90 Prozent, berichten Forscher am 31. März in Science Advances.

Feste Tumore wie die, die sich bei Brustkrebs entwickeln können, wachsen oft schnell - so schnell, dass das Tumorwachstum schneller ist als die Blutversorgung ihn unterstützen kann (SN: 5/10/17). Dies bedeutet, dass das Zentrum vieler Tumoren hypoxisch sein kann, mit viel niedrigeren Sauerstoffwerten als das umgebende Gewebe.

"Hypoxie ist ein zweischneidiges Schwert", sagt Materialwissenschaftler Yongyao Xia, der sich auf Batteriematerialien an der Fudan-Universität in Shanghai spezialisiert hat. Ein niedriger Sauerstoffgehalt in Tumoren bedeutet, dass die körpereigenen Immunzellen oft nicht lange genug überleben können, um die Krebszellen abzutöten (SN: 2/22/17). Hypoxische Zellen sind auch gegen Behandlungen wie Strahlentherapie und sogar gegen traditionelle Chemotherapien resistent, da nicht genug Blutfluss vorhanden ist, um eine tödliche Dosis zu liefern, erklärt Fan Zhang von der Fudan-Universität, der Biomedizinische Materialien studiert.

"Auf der anderen Seite bietet es ein Ziel für die präzise Behandlung von Tumoren", schreiben Xia und Zhang in dem neuen Artikel.

Die Hypoxie könnte als Signal für Chemikalien namens hypoxieaktivierte Prodrugs dienen. Dies sind chemotherapeutische Medikamente, die an eine verbindende Chemikalie gehakt sind, die sicherstellt, dass das Medikament nur in einer sauerstoffarmen Umgebung aktiv wird, sagt Qing Zhang, Molekularbiologe an der University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas, der nicht an der Studie beteiligt war.

Aber hypoxieaktivierte Prodrugs zeigen in klinischen Studien nicht viel Nutzen, möglicherweise auch deshalb, weil die festen Tumore, gegen die sie eingesetzt werden, nicht gleichmäßig hypoxisch oder nicht hypoxisch genug sind. Xia und Fan Zhang wollten einen Weg finden, um Tumore hypoxischer zu machen und den Prodrugs eine bessere Chance zu geben.

Die Forscher und ihre Kollegen setzten also eine winzige, flexible Batterie ein, die sich teilweise um einen Tumor wickeln konnte. Die Zinkelektrode der Batterie lädt sich selbst auf, indem sie Sauerstoff aus der Umgebung aufsaugt. Es erzeugt auch hochreaktive Sauerstoffpaare, die die DNA beschädigen können, aber keine verwendbare Form von Sauerstoff für Zellen sind.

Indem sie den größten Teil des verfügbaren Sauerstoffs aufsaugt und viele reaktive Sauerstoffpaare produziert, war die Batterie allein in der Lage, Tumoren bei Mäusen um bis zu 26 Prozent ihrer ursprünglichen Größe zu reduzieren, zwei Wochen nach der Implantation. In Verbindung mit einem hypoxieaktivierten Prodrug schrumpfte die durchschnittliche Tumorgröße um 90 Prozent. 

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"Ich denke, das Konzept, die wissenschaftliche Basis, ist solide", sagt Qing Zhang. Die Ergebnisse seien vielversprechend, sagt er, aber äußerst vorläufig. Nicht nur wurden die Batterien nur bei Mäusen eingesetzt, sondern auch gegen eine brustspezifische Krebsart bei Mäusen. "Es muss in mehreren Brustkrebsmodellen getestet werden und auch in anderen Krebsmodellen getestet werden", sagt er. Und natürlich an Menschen.

Eine 90-prozentige Verringerung der Tumorgröße ist keine 100-prozentige Verringerung. "Es bleiben noch 10 Prozent übrig", sagt Qing Zhang. Wenn diese Zellen überleben, könnte dies bedeuten, dass sie gegen die Hypoxie resistent sind und der Tumor wieder wachsen könnte. Wie bei vielen Behandlungen wird es wahrscheinlich mit anderen Therapien kombiniert werden müssen, um sicherzustellen, dass der gesamte Tumor für immer verschwindet, sagt er.

Xia, Fan Zhang und ihre Kollegen denken bereits darüber nach, wie die Batterie flexibler und leistungsfähiger gemacht werden kann, um an Tumoren in menschlicher Größe zu arbeiten - indem sie die Batterieenergie zur Aushungerung von Krebs für Luft nutzen.

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