Edelmetalle faszinieren nicht nur als Schmuck, sondern auch als essenzielle Bestandteile von Arzneimitteln. So findet beispielsweise Cisplatin als Antitumormittel Anwendung. Aktuell rückt Gold verstärkt in den Fokus der Forschung, da man nach Alternativen mit verbessertem Wirkprofil sucht. Ein französisches Forschungsteam präsentiert nun in der Zeitschrift Angewandte Chemie eine erste Studie zur Speziation und Verteilung eines organischen Gold(III)-Komplexes in Krebszellen. Die Studie zeigt, wie speziell entwickelte „Organogold“-Komplexe neue, effektive Wege zur Krebsbekämpfung eröffnen könnten.
Gold besitzt eine einzigartige elektronische Struktur, die ihm außergewöhnliche chemische Eigenschaften verleiht. Diese Eigenschaften äußern sich in subtilen Wechselwirkungen mit biologischen Molekülen. Bislang existieren jedoch wenige Informationen darüber, wie sich Gold(III)-Komplexverbindungen mit Antitumorwirkung in biologischer Umgebung verhalten. Verändern sie sich? Reduzieren sie sich zu Gold(I) oder metallischem Gold? Wo genau in der Zelle greifen sie an? Forschende der Sorbonne Université, der Université Grenoble Alpes, des CNRS, des INSERM und der European Synchrotron Research Facility unter der Leitung von Benoît Bertrand, Michèle Salmain, Sylvain Bohic und Jean-Louis Hazemann führten nun eine umfassende Studie über die chemische Reaktivität und die Antitumorwirkung verschiedener Gold(III)-Komplexe durch. Dabei setzten sie auf eine Kombination von Methoden, die auf Synchroton-Röntgenstrahlung basieren: sehr intensive, gebündelte Lichtblitze, welche in Teilchenbeschleunigern entstehen.
Stabilität der Gold(III)-Komplexe in Zellkulturen
Die untersuchten Komplexverbindungen, kationische Biphenyl-Gold(III)-Komplexe mit Aryl-, Alkyl- und Diphosphin-Hilfsliganden, sogenannte \([(C^C)Au(P^P)]^+\)-Kationen, wiesen eine Gemeinsamkeit auf: Das Gold wird von zwei Kohlenstoffatomen des ersten sowie zwei Phosphoratomen des zweiten Liganden „in die Zange genommen“. Die Analysen ergaben, dass alle untersuchten Komplexe sowohl unter zellfreien Bedingungen als auch in Lungenkrebszellen stabil waren. Weder reduzierten sie sich, noch trennten sie sich von ihren Liganden, um neue Bindungen einzugehen.
Die Komplexe zeigten sich toxisch gegenüber Tumorzellen, wobei ein „dppe-Komplex“ (Biphenyl-Gold(III)-Komplex mit 1,2-Diphenylphosphinoethan-(dppe)-Liganden) die höchste Aktivität aufwies. Mithilfe einer speziellen Ausführung der Synchroton-Kryo-Röntgennanoanalyse gelang es dem Team, Gold und andere chemische Elemente in tiefgefrorenen Lungenkrebszellen mit einer Auflösung im Nanometerbereich zu „kartieren“ und den dppe-Komplex zu lokalisieren. Dieser reichert sich selektiv in den Mitochondrien, den zellulären „Kraftwerken“, an. Ein Vorteil der Methode besteht darin, dass keine Markierung erforderlich ist, welche die Ergebnisse verfälschen könnte. Somit lassen sich Zellen in einem nahezu nativen Zustand auf der Nanoskala untersuchen.
Mithilfe von Röntgenabsorptionsspektroskopie-Methoden gewann das Team wichtige Informationen über die Wertigkeit, Geometrie und den Oxidationszustand der Goldatome im Komplex. Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Antitumor-Wirksamkeit der Goldkomplexe hauptsächlich auf die native kationische Spezies (die \([(C^C)Au(P^P)]^+\)-Kationen) zurückzuführen ist. Vermutlich interagiert der gesamte Komplex mit spezifischen biologischen Molekülen, wodurch deren Funktion gestört wird. Darin unterscheiden sich diese Wirkstoffkandidaten von anderen, anders aufgebauten Goldkomplextypen, die den Zelltod hauptsächlich durch eine direkte Koordination des Goldzentrums mit Biomolekülen auslösen. Die Ergebnisse stellen somit eine Beziehung zwischen der chemischen Struktur und der Reaktivität einer Goldverbindung, ihrer Spezies in der Zelle und der Zytotoxizität her.
Weitere Informationen
Autor/-in: Benoît Bertrand
IPCM / Sorbonne Université Paris (France)
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Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany
Die „Angewandte Chemie“ ist eine Publikation der GDCh.
Originalpublikation
https://doi.org/10.1002/ange.202422763
https://medizin-aspekte.de/trockenheit-in-sicht-forschende-warnen-155252/