Schwefelwasserstoff

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Schwefelwasserstoff ist normalerweise ein hochgiftiges Gas. Bei sorgfältiger Vorbereitung kann es jedoch zur Unterstützung der Photothermischen Therapie (PTT) bei der Krebsbehandlung eingesetzt werden, wie ein Forscherteam kürzlich in der Zeitschrift Angewandte Chemie herausgefunden hat. Wie das Team berichtet, führt ein Adjuvans, das Schwefelwasserstoff freisetzt, dazu, dass Tumorzellen ihren natürlichen Hitzeschutz verlieren und dadurch deutlich empfindlicher auf PTT reagieren.

Das Einatmen von gasförmigem Schwefelwasserstoff führt normalerweise zum Ersticken, da das Gas die Atmungskette in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen, unterdrückt. Allerdings ist molekularer Schwefelwasserstoff, wenn er in kleinen Mengen an Zellen abgegeben wird, nicht völlig toxisch. Stattdessen fungiert es auch als Botenmolekül und spielt eine Rolle beim Wachstum von Krebszellen. Vor diesem Hintergrund konzentrierte sich ein Forscherteam um Xiaoyuan (Shawn) Chen von der National University of Singapore auf die Auswirkungen von Schwefelwasserstoff auf die Hitzeschutzmechanismen von Tumorzellen.

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Das Team wählte diesen Ansatz, weil Tumorzellen die Fähigkeit besitzen, sich vor übermäßiger Hitze zu schützen. Im Wesentlichen besteht das Ziel der photothermischen Therapie darin, Krebszellen von innen heraus „zum Kochen“ zu bringen. Um die erforderlichen Temperaturen zu erreichen, wandelt ein in die Zellen eingebrachter Photosensibilisator das einfallende Laserlicht in Wärme um. Allerdings reagieren Tumorzellen auf diesen Hitzeangriff mit einer erhöhten Produktion von Hitzeschockproteinen (HSP), was die Wirksamkeit der Behandlung verringert.

Um ihre HSPs herzustellen, benötigt die Zelle jedoch Energieäquivalente, die in der mitochondrialen Atmungskette produziert werden, und hier griffen Chen und das Team ein. Sie fanden heraus, dass Schwefelwasserstoff, wenn er in angemessenen Mengen in Tumorzellen freigesetzt wird, die mitochondriale Atmung stört, die HSP-Produktion unterdrückt und es den Tumorzellen erschwert, sich selbst zu schützen. Als Schwefelwasserstoffspender wählte das Team das von der FDA zugelassene Anetholtrithion – ein Medikament, das ursprünglich zur Behandlung von Mundtrockenheit und zur Stimulierung der Gallensekretion eingesetzt wurde, aber auch für seine Fähigkeit bekannt ist, beim Abbau in der Zelle kontinuierlich Schwefelwasserstoff freizusetzen.

Um die photothermische Therapie zu vervollständigen, koppelte das Team ein Anethol-Trithion-Derivat mit Kupfersulfid-Nanoscheiben, die bei PTT als Photosensibilisator verwendet werden, um Licht im nahen Infrarot effizient in Wärme umzuwandeln. Eine Einzeldosis-Behandlung führte bei Labormäusen, denen zuvor Brusttumoren implantiert worden waren, innerhalb weniger Tage zur Tumorvernichtung. Chen und das Team fanden außerdem heraus, dass sie die PTT mithilfe der Adjuvans-Photosensibilisator-Kombination bei niedrigeren Temperaturen durchführen konnten, wodurch die Schädigung des umgebenden gesunden Gewebes begrenzt wurde. Die Autoren schlagen vor, diesen Ansatz zur Energieumgestaltung unter Verwendung von Schwefelwasserstoff-Donor-Adjuvantien als allgemeineren Ansatz für eine wirksame PTT zu verwenden.

Referenz: Cheng J, Zhu Y, Dai Y, et al. Gasvermittelte Tumorenergieumgestaltung zur Sensibilisierung einer milden photothermischen Therapie. Angew Chem Int Ed. 2023:e202304312. doi: 10.1002/ange.202304312

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