DE102006001213A1 - Synergistische Lösung aus Ascobinsäure oder deren Derivaten und Metallionen effizienten, selektiven Abtötung pathologischer Säugerzellen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zweikomponenten-System aus Vitamin C und/oder dessen Derivaten und Metallionen zur selektiven und effizienten Abtötung und/oder Zerstörung von pathologisch veränderten Säugerzellen. Diese Lösungen werden intravenös über das Blut angewendet oder direkt in den pathologisch veränderten Zellverband appliziert. Dadurch werden diese Zellen effizient und selektiv abgetötet und/oder zerstört. Eine zusätzliche Verstärkung der Wirkung kann durch die wahlweise Zugabe von Substanzen erfolgen, die eine Aufnahme von Metallionen in die pathologisch veränderten Zellen fördern.

Description

• Die Erfindung betrifft eine neues Zweikomponenten-System zur selektiven Abtötung und Zerstörung von pathologisch veränderten Säugerzellen.
• Die neueste Entdeckung der selektiven Wirkung von Ascorbinsäure auf pathologisch veränderte Säugerzellen eröffnet auch neue Möglichkeiten zur Therapie [Chen Q, Espey MG, Krishna MC, Mitchell JB, Corpe CP, Buettner GR, Shacter E & Levine M (2005) Pharmacologic ascorbic acid concentrations selectively kill cancer cells: action as a pro-drug to deliver hydrogen peroxide to tissues. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 102(38): 13604–13609].
• Pathologisch veränderte Säugerzellen spielen eine besondere Rolle bei Wundheilungen, Infektionen und der Tumorbildung. Schon lange gibt es daher vielfältige Therapieansätze zur selektiven Abtötung solcher Zellen.
• Der neueste Stand der Technik legt es nahe über Ascorbinsäure und ihre Derivate selektiv pathologisch veränderte Säugerzellen abzutöten.
• Ein weiterer Ansatzpunkt für die Verbesserung solcher Therapien ist der Befund, dass pathologische Säugerzellen mit hoher, entarteter Zellteilungsrate bis zu tausendfach mehr Eisen akkumulieren als normale, gesunde Zellen [Weinberg ED (1999) Iron Loading and Disease Surveillance. Emerging Infectious Diseases 5 (3): 346–352].
• Stand der Technik zu möglichen Therapien aus diesen Befunden ist daher die Senkung der Eisenkonzentrationen in pathologisch veränderten Zellen auf ein normales Niveau, um so eine Heilung zu erreichen oder die Therapie zu unterstützen [Abeysinghe RD, Greene BT, Haynes R., Willingham M.C., Turner J., Planalp R.P., Brechbiel M.W., Torti F.M. & Torti S.V. (2001) p53-independent apoptosis mediated by tachpyridine, an anti-cancer iron chelator. Carcinogenesis. 22 (10): 1607–1614].
• Daher wurde in den neuesten Studien zur Wirkung von Ascorbinsäure auf Tumorzellen auch die Kombination mit Chelatoren für Metallionen ausgetestet. Dabei zeigte sich kein eindeutig synergistischen Effekte für die Wirkung von Ascorbinsäure in Kombination mit Metallchelatoren.
• Eigene Arbeiten zur Dekontamination und Desinfektion von Mikroorganismen haben ein neues System entwickelt, das durch eine synergistische Mischung aus Vitaminen, Metallionen und Detergentien zu einer sehr effizienten Abtötung und Zerstörung von Mikroorganismen führt und gleichzeitig ihre internen Erbträger in Form von DNA und/oder RNA abbaut und inaktiviert (Deutsche Patentanmeldung 10 2005 020 327.2).
• Entgegen den Stand der Technik haben wir deshalb ein neues System aus der Kombination von Ascorbinsäure und Metallionen für die selektive Abtötung und Zerstörung pathologisch veränderter Säugerzellen entwickelt.
• Dabei erlaubt die synergistische Wirkung dieser beiden Substanzen eine höhere Effizienz, schnellere Wirkung und geringere Dosierung aller Komponenten.
• Die Verwendung rein biologischer Substanzen, die in allen lebenden Zellen auch natürlicherweise vorkommen minimieren dabei mögliche Nebenwirkungen.
• Verstärkt werden kann die Wirkung der beiden Komponenten aus Vitamin C und/oder dessen Derivaten und Metallionen noch zusätzlich durch die wahlweise Beimischung von Faktoren, die die Aufnahme von Metallionen in die pathologisch veränderten Zellen fördern. Solche Faktoren sind z.B. natürliche Transferrin-Rezeptoren oder der von uns entdeckte humane Wachstumsfaktor Augmenter of Liver Regeneration Protein (Alrp) [Lange H, Lisowsky T, Gerber J, Mühlenhoff U, Kispal G, Lill R (2001) Essential function of the mitochondrial sulfhydryl oxidase Ervlp/Alrp in the maturation of cytosolic Fe/S proteins. EMBO 2 (8): 715–720]. Solche Faktoren können eine erhöhte Einschleusung von Metallionen in die pathologisch veränderten Zellen bewirken.
• Das medizinische und kommerzielle Interesse an solchen Lösungen ist ausgesprochen hoch.
• Daher besteht in der Praxis ein ständiger Bedarf an verbesserten Verfahren, Agenzien, Methoden und Lösungen zur effizienten und vor allem auch schonenden selektiven Abtötung und Zerstörung pathologisch veränderter Zellen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und neue Verfahren und Lösungen zu entwickeln, die eine selektive und effiziente Abtötung und Zerstörung pathologischer Säugerzellen unter möglichst schonenden Bedingungen für normale Zellen ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung natürlicher Ascorbinsäuremoleküle oder deren Derivaten in Kombination mit Metallionen.
• Der neue sensitivere Effekt der Abtötung beruht dabei auf einer zusätzlichen verstärkten Akkumulation von Metallionen in pathologisch veränderten Zellen. Diese Metallionen in Kombination mit Ascorbinsäure ergeben eine vermehrte Bildung von Radikalen und die Freisetzung von Wasserstoffperoxid. Die synergistische Wirkung aller Komponenten führt dabei selektiv an den pathologisch veränderten Zellen zu Zellschädigungen an Membranen und internen DNA- und RNA-Molekülen, was dann die Einleitung des gezielten programmierten Zelltodes, der sogenannten Apoptose, bewirkt.
• Ein Gegenstand der Erfindung sind daher Lösungen, enthaltend eine synergistische Mischung aus
• a) mindestens Ascorbinsäure oder deren Derivaten und
• b) mindestens einem Metallion und
• c) wahlweise Substanzen die eine Aufnahme der Metallionen fördern
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Lösungen zur selektiven Abtötung und Zerstörung pathologisch veränderter Säugerzellen.
• Weitere Gegenstände der Erfindung sind durch die Ansprüche gekennzeichnet.
• Erst die Kombination von Ascorbinsäure oder deren Derivaten mit Metallionen in einem geeigneten Mischungsverhältnis führt zu einem synergistischen Effekt und zu einer schnellen und effizienten selektiven Abtötung pathologisch veränderter Säugerzellen. Die Einhaltung dieser korrekten Konzentrationen ist ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung.
• Besonders überraschend und neu ist der Befund, dass mit dem erfindungsgemäßen Zweikomponenten-System die selektive Abtötung und Zerstörung pathologischer Zellen im gesamten pH-Bereich von 1 bis 6,5 mit im wesentlichen gleicher Effizienz abläuft. Die Einstellung und Berücksichtigung des pH-Wertes für diese Lösungen und Verfahren ist deshalb besonders zu betonen.
• Die erfindungsgemäß mitzuverwendenden Derivate der Ascorbinsäure bzw. deren Salze oder sauren Derivate sind ein oder mehrere Verbindungen und/oder deren Salze ausgesucht aus der Gruppe der gut wasserlöslichen Verbindungen. Sie werden in Mengen von 0,1 mM bis 50 mM bezogen auf die Gesamtlösung mitverwendet, vorzugsweise in Mengen von 0,1 mM bis 5 mM.
• Die erfindungsgemäß mitzuverwendenden Metallionen sind zwei und/oder 3-wertige Ionen der Metalle der 4. Periode und/oder Nebengruppen I, II und VIII des periodischen Systems der Elemente. Sie werden in Form ihrer Salze mit organischen und/oder anorganische Säuren oder Basen eingesetzt. Erfindungsgemäß bevorzugt sind ein oder mehrere Verbindungen die insbesondere Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer oder Zink enthalten.
• Sie werden in Mengen von 0,01 mM bis 5 mM, bezogen auf die Gesamtlösung mitverwendet, vorzugsweise in Mengen von 0,1 mM bis 2 mM.
• Die erfindungsgemäßen Lösungen können zusätzlich weitere übliche inerte Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten wie beispielsweise geeignete Puffersubstanzen zur Einstellung eines definierten pH-Wertes, wie Tris (Tris(hydroxymethyl)aminomethan), MES (2(Morpholino)ethansulfonsäure), HEPES (2-[4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinyl]-ethansulfonsäure, MOPS (3-(N-Morpholino)propansulfonsäure), Carbonate oder organische Säuren. Diese Puffersubstanzen werden in Mengen von 1 mM bis 500 mM bezogen auf die Gesamtlösung verwendet.
• Grundsätzlich können so alle pathologisch veränderten Zellen mit einem besonders erhöhten Eisenspiegel, verstärkter Eisenaufnahme und abnormal erhöhter Zellteilungsrate selektiv, effizient und für normale, gesunde Zellen besonders schonend abgetötet werden.
• Der Einsatz erfolgt in der Regel durch intravenöse Gabe über das Blut oder durch direkte Applizierung in den pathologisch veränderten Zellbereich.
• Die Erfindung wird durch die folgenden nicht-einschränkenden Figuren, Beispiele und Tabellen veranschaulicht:
  Dabei zeigt die 1 das Prinzip der selektiven Abtötung pathologisch veränderter Zellen durch das neue Zweikomponenten-System. Die bis zu 1000-fache Akkumulation von Metallionen in den pathologisch veränderten Zellen führt zu einer Sensibilisierung gegenüber Ascorbinsäure und ihren Derivaten. Die Kombination der Applikation von Ascorbinsäure und ihren Derivaten mit zusätzlichen Metallionen und wahlweise Substanzen, die die Aufnahme von Metallionen verstärken, führt zu einer selektiven Abtötung der pathogen veränderten Zellen. Entscheidend ist dabei die synergistische Mischung der Komponenten und die Einhaltung genu definierter Konzentrationen, die bei normalen Zellen noch keine Schädigung auslösen, aber die pathologischen Zellen in die Apoptose führen.
• Tabelle 1 zeigt den bevorzugten Grundaufbau und die bevorzugten Zusammensetzungen für das Zweikomponenten-System aus Ascorbinsäure und/oder deren Derivaten und Metallionen.
• Liste mit Erläuterung der Abkürzungen in den Figuren

• Alrp:

  Augmenter of Liver Regeneration Protein

  Apoptose:

  programmierter Zelltod

• Tabelle 1.
• Bevorzugte Zusammensetzungen der Lösung mit Zweikomponenten aus Ascorbinsäure oder deren Derivaten, Metallionen sowie wahlweise Substanzen, die eine Aufnahme von Metallionen in pathologisch veränderte Zellen fördern zur selektiven Abtötung von pathologisch veränderten Säugerzellen.
• 

Claims (8)

1. Lösung, enthaltend eine synergistische Mischung aus a) mindestens Ascorbinsäure und/oder deren Derivaten und b) mindestens einem Metallion und c) wahlweise zusätzlich Substanzen die eine Aufnahme der Metallionen fördern
2. Lösung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vitamin C, deren Salze oder sauren Derivate, mit mindestens einer Verbindung, ausgesucht aus der Gruppe der wasserlöslichen Formen mit der Eigenschaft von Antioxidanzien, verwendet wird.
3. Lösung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallionen aus den Metallen der 4. Periode und der Nebengruppen I, II, oder VIII des periodischen Systems der Elemente stammen.
4. Lösung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalle in Form ihrer Salze mit Säuren oder Basen vorliegen.
5. Lösung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ascorbinsäure oder deren Derivate a) in Mengen von 0.1 mM bis 50 mM verwendet werden.
6. Lösung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallion gemäß b) in Mengen von 0,01 mM bis 5 mM verwendet wird.
7. Lösung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise zusätzlich Substanzen zur Verstärkung der zellulären Metallaufnahme beigefügt sind.
8. Verwendung der Lösungen gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 zur selektiven Abötung und/oder Zerstörung pathologische veränderter Säugerzellen.