Prisma

Photochemotherapie mit Iridium

Aktivierte Organometallkomplexe vernichten Krebszellen

cae | Einige Metalle, die zu den Mengen- oder Spurenelementen zählen, spielen eine große Rolle im Organismus. Eher selten sind metallbasierte Arzneimittel, wenn man von den Platin-Krebstherapeutika absieht. Einige Forschungsgruppen wollen dies ändern und ­experimentieren mit verschiedenen Organo­metallkomplexen.
Grafik: Science Photo Library/Clarivan, Carlos
Atomstruktur von Iridium mit Atomkern und sechs Elektronenschalen. Die möglichen Spinzustände sind hier nicht dargestellt.

Die biologische Aktivität eines organisch gebundenen Metalls hängt einerseits vom Metall selbst ab, sehr wichtig sind aber auch einige Variablen wie die Oxidationszahl (elektrochemische Wertigkeit), die Koordina­tionszahl, die Art der Koordinationsstellen zur Bindung von Liganden und die sich daraus ergebende Molekülgeometrie. Hinzu kommen die Bindungsstärken und die Redoxpotenziale.

Organometallkomplexe sind vor allem dann therapeutisch interessant, wenn sie im Körper generell inaktiv sind, aber dort gezielt aktiviert werden können, z. B. durch eine Bestrahlung. Dafür eignen sich vier Platinmetalle mit einer besonderen Quantenmechanik ihrer Elektronen, indem sie auf ihrer d-Orbitale Low-spin-Komplexe aufweisen, die mit Elektronenpaaren (anstatt mit ungepaarten Elektronen) besetzt sind. Dieser mit d6 abgekürzte Zustand tritt bei zweiwertigem Ruthenium und Osmium, dreiwertigem Iridium und vierwertigem Platin auf. Der organische Teil der jeweiligen Komplexe bestimmt wesentlich die Targets, d. h. an welchen Strukturen des Organismus sie zur Wirkung kommen.

Ein relativ weit gediehener Ansatz besteht darin, Organo-Iridium-Komplexe in Krebszellen hineinzutransportieren und danach von außen durch eine ­Laser-Bestrahlung zu aktivieren. Für diese Photochemotherapie werden z. B.Iridium(III)-Phenylchinolin-Komplexe verwendet, bei denen entweder O-O- oder S-S-Funktionen als Liganden dienen. Eine Verbindung des ersteren Typs erwies sich in gesunden Zellen als nicht toxisch. Sie kann durch sichtbares Licht oder – in noch geringerer Dosis – durch rotes Licht aktiviert werden, wobei sie Singulett-Sauerstoff freisetzt, der in den Krebszellen spe­zifisch mit den Histidin-Resten einer Aldosereduktase und eines Hitzeschockproteins 70 (Hsp70) reagiert und dadurch den Zelltod auslöst.

Hier wie bei anderen Organometallkomplexen stellt die richtige „Verpackung“ des Wirkstoffs eine große Herausforderung dar, denn von ihr hängt es ab, ob er vollständig und unverändert sein Ziel erreicht und dort aktiviert werden kann. |

Quelle

Zhang P et al. Organoiridium Photosensitizers Induce Specific Oxidative Attack on Proteins within Cancer Cells. Angew Chem Int Ed Engl; Epub 19.10.2017

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