In einem neuen Übersichtsartikel untersuchen Prof. Angela Casini und ihre Co-Autoren die Vorteile supramolekularer Plattformen für die Krebstherapie und -diagnostik. Sie konzentrieren sich auf die radiopharmazeutischen und potenziellen klinischen Anwendungen von selbstorganisierenden Koordinationskomplexen, Metallkäfigen, Rotaxanen und supramolekularen Aggregaten, die in situ gebildet werden. In einem Interview baten wir das Team – Dr. Guillermo Moreno-Alcántar (GMA), Marike Drexler (MD) und Prof. Angela Casini (AC) – um ihre Einschätzungen zu neuen supramolekularen Theranostika.
Warum ist gerade jetzt ein neuer Übersichtsartikel zu diesem Thema wichtig?
AC: Es gibt bereits mehrere erstklassige Übersichtsartikel zu Radiopharmazeutika, allerdings nicht im Bereich supramolekularer Konzepte. Wir mussten sehr prägnant sein, aber auch verschiedene Zielgruppen ansprechen, weshalb wir bestimmte Konzepte in einer tutorialartigen Weise erläuterten, während wir versuchten, die Fachsprache beizubehalten. Das war für uns sehr anspruchsvoll!
Dr. Guillermo Moreno-Alcántar hebt die Lücke in der supramolekularen Chemie hervor, wo der Fokus stark auf Grundlagenforschung, strukturellen Studien und Biomimetik liegt, jedoch der praktische Nutzen oft vernachlässigt wird. Er spricht über seinen fachlichen Übergang von der klassischen supramolekularen Chemie zu medizinischen Anwendungen und merkt an, dass es zwar wachsendes Interesse an lebensähnlichen Systemen gibt, aber zu wenig Anstrengungen unternommen werden, diese Erkenntnisse in reale Anwendungen zu überführen.
GMA: Die von uns zitierten Wissenschaftler, einschließlich Angela, treiben Bemühungen voran, bestehendes Wissen aus der Supramolekularen Chemie – einem derzeit florierenden Feld – für praktische Anwendungen nutzbar zu machen. Dennoch liegt bisher zu wenig Augenmerk darauf, dieses Wissen auch tatsächlich im medizinischen Bereich anzuwenden.
Das Schreiben von Übersichtsartikeln dokumentiert nicht nur den aktuellen Wissensstand in einem Fachgebiet, sondern bietet den Mitautoren auch eine einzigartige Gelegenheit, ihre Forschungskompetenzen weiterzuentwickeln. Wir fragten Angela, was derzeit bekannt ist und wo es Raum für weitere Entwicklungen gibt.
Gab es bei der Erstellung des Artikels etwas Besonderes, das ihr entdeckt habt?
AC: Es gibt drei Ansätze in diesem Bereich: Einer basiert auf selbstorganisierten Metallkäfigen, ein anderer auf Rotaxanen, also rein organischen ineinander verschränkten Molekülen, und schließlich gibt es die in situ-Selbstorganisation supramolekularer Aggregate. Mit Letzterem war ich weniger vertraut, und es hat mir viel Freude bereitet, mich intensiver damit zu beschäftigen.
Aus deiner Perspektive, was sind die besonderen Herausforderungen bei der Entwicklung supramolekularer Theranostika?
AC: Für radiopharmazeutische Anwendungen müssen die Prinzipien der Selbstorganisation angepasst und überdacht werden, da die experimentellen Bedingungen und Konzentrationsbereiche (von millimolar bis nanomolar) sich stark von denen der klassischen supramolekularen Chemie unterscheiden. Infolgedessen arbeitet die radiopharmazeutische Forschungsgemeinschaft anders und verwendet typischerweise keine NMR-Spektroskopie zur Charakterisierung der Endprodukte
Was nimmst du persönlich aus der Arbeit an diesem Artikel mit, Marike?
MD: Diese Übersichtsarbeit bot mir eine großartige Gelegenheit, einen Überblick über das Gebiet zu gewinnen, was besonders hilfreich für die Strukturierung der Einleitung meiner Doktorarbeit ist und mit Sicherheit auch bei meiner Verteidigung von großer Bedeutung sein wird. Außerdem hat mich die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Team darauf vorbereitet, die ersten Forschungsartikel eigenständig verfassen zu können.
Wird dieser Übersichtsartikel Auswirkungen auf aktuelle oder zukünftige Forschungsprojekte haben?
AC: Als PI (Principal Investigator) interessieren mich vor allem Mechanismen. Es spielt keine große Rolle, ob sie anorganisch, organisch oder supramolekular sind. In den letzten acht Jahren bin ich von kleinen Molekülen hin zu Supramolekülen gegangen. Die Anwendung in der pharmazeutischen Radiochemie ergab sich nach meiner Ernennung zum kommissarischen Lehrstuhlinhaber für Pharmazeutische Radiochemie. Das ist das Schöne daran, an einer der großen Universitäten zu sein – es gibt viele Möglichkeiten, die man bekommt und nutzen kann.
Um deine Frage zu beantworten: Dieser Übersichtsartikel in Nature Chemistry Reviews soll als Referenz für die interessierte wissenschaftliche Gemeinschaft dienen, die ich auf Konferenzen vorstellen möchte, um auf die neuen Entwicklungen aufmerksam zu machen. Das Manuskript ist zudem ein Meilenstein in unserem neu geförderten europäischen Pathfinder-Projekt (SMARTdrugs), das sich mit der Assemblierung der nächsten Generation von Radiopharmazeutika befasst. SMARTdrugs ist eines der Vorzeigeprojekte des TUM Center for Smart Drug Design und widmet sich hochinterdisziplinärer biomedizinischer Forschung.
Die Übersichtsarbeit trägt sowohl zum bestehenden Wissen über das Thema bei als auch zur Ausbildung zukünftiger Expertinnen und Experten, wie der Doktorandin Marike Drexler, deren Beitrag als Co-Autorin ihr Wissen auf diesem Gebiet erweitert hat.
Hilft es, eine Doktorandin im Team zu haben, Angela?
AC: Natürlich! Marike weiß in diesem Bereich momentan viel mehr als ich. Für mich ist es sehr wichtig, die Rückmeldungen unserer Studierenden zu bekommen, besonders wenn es darum geht, das Thema einem breiteren Publikum zugänglich zu machen.
Als Doktorandin, Marike, würdest du anderen Studierenden empfehlen, einen Übersichtsartikel zu schreiben?
MD: Obwohl es bedeutet, dass man weniger Zeit für Laborarbeiten hat, ist es doch wertvoll, einen Überblick über das Fachgebiet zu gewinnen; einige PIs verlangen sogar von ihren Studierenden, zu Beginn ihrer Doktorarbeit einen Übersichtsartikel zu schreiben, um sicherzustellen, dass sie ein solides theoretisches Fundament haben. Insgesamt würde ich es also empfehlen, einen solchen Artikel zu schreiben.
Die TUM gilt nicht nur in der Wissenschaft als „exzellent“, sondern auch in der Lehre. Angela, du hast von unseren Studierenden die Goldene Kreide für deine ausgezeichnete Lehre in deinen pharmazeutischen Radiochemie-Vorlesungen erhalten. Wie wird dieser Übersichtsartikel die Lehre in deinen Vorlesungen beeinflussen?
AC: Ich denke, Marike kann diese Frage beantworten, da sie bereits im letzten Jahr die erste Vorlesung zu diesem Thema in einem der Radiochemiekurse (Besondere Aspekte der Radiochemie) gehalten hat.
MD: Ich habe diesen Sommer zum ersten Mal eine Vorlesung über radioaktiv markierte Supramoleküle gehalten. Wir haben mehrere Wahlmodule, in denen moderne Aspekte der Radiochemie behandelt werden.
AC: Die Themen, die wir für die Vorlesungen auswählen, werden jedes Jahr aktualisiert, sodass wir sicherstellen, dass jedes neue Thema dieses Forschungsfeldes behandelt wird. Wir hoffen auch, mit diesen hochinterdisziplinären Vorlesungen, die die "State-of-the-Art"-Forschung zeigen, neue Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu gewinnen.
Liebe Marike, Angela und Guillermo, vielen Dank, dass ihr euch die Zeit für dieses wunderbare Interview genommen habt!
Publikation:
Nature Reviews Chemistry: “Assembling a new generation of radiopharmaceuticals with supramolecular theranostics”, DOI: https://doi.org/10.1038/s41570-024-00657-4 (Veröffentlicht am: 28. Oktober 2024)
Weitere Informationen und Links:
- Prof. Angela Casini, Lehrstuhl für Medizinische und Bioanorganische Chemie
- Center for Smart Drug Design
- SMARTdrugs: Die radikale langfristige Vision von SMARTdrugs besteht darin, das ungenutzte Potenzial der supramolekularen Chemie zu nutzen, um eine neue Klasse von Therapien – Radiotheranostika – zu schaffen, die sowohl diagnostische als auch therapeutische Radionuklide in einer Verbindung kombinieren. Durch die Nutzung der Selbstassemblierung von Host-Guest-supramolekularen Koordinationskomplexen und molekular verschränkten Molekülen als Gerüste zur Schaffung supramolekularer Radiotheranostika wird eine neue Methode zur Radiotheranostika-Synthese eingeführt, die sich von den konventionellen Konzepten der Medizinischen Chemie abhebt.
- News-Artikel über SMARTdrugs
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