Das Labor im Patienten |
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26.07.2016 16:01 Uhr |
Von Annette Mende / Ingenieure des US-amerikanischen Massachusetts Institute of Technology haben eine Minisonde entwickelt, mit der sich die Wirksamkeit verschiedener Krebsmedikamente direkt im Tumor testen lässt. Eine erste Studie mit Brustkrebspatientinnen läuft bereits.
Zur Therapie solider Tumoren stehen mehr als 100 Wirkstoffe zur Verfügung. Auf welche davon ein Patient am besten ansprechen wird, lässt sich meist nur schwierig vorhersagen. Hier soll die reiskorngroße Sonde helfen, die per Biopsie ins Tumorgewebe implantiert wird und dort 24 Stunden lang verbleibt. In dieser Zeit werden aus kleinsten Hohlräumen bis zu 30 verschiedene Wirkstoffe freigesetzt.
Die Kavernen sind so angeordnet, dass die herausdiffundierenden Wirkstoffe sich im Gewebe nicht überlappen. Nach 24 Stunden erfolgt eine zweite Biopsie mit einer dickeren Nadel, bei der die Sonde samt etwas umliegendem Gewebe entnommen wird. Anhand dieser Gewebeprobe lässt sich dann ermitteln, gegenüber welchem Arzneistoff die Krebszellen am empfindlichsten sind.
Arzneistoffgefüllte Hohlräume
Die Entwickler um Dr. Oliver Jonas stellen ihre Erfindung im Fachjournal »Science Translational Medicine« vor (DOI: 10.1126/scitranslmed.3010564). Die Sonde besteht aus einem steifen, kristallinen Polymer, ihre Hohlräume können mit jedem beliebigen gelösten Arzneistoff gefüllt werden. Auch Kombinationen aus mehreren Wirkstoffen können getestet werden, indem sie zusammen in eine Öffnung gefüllt werden. Um ein realistisches Bild zu zeichnen, werden die Wirkstoffe in so niedrigen Konzentrationen verabreicht, wie sie im Tumorgewebe bei systemischer Gabe zu erwarten sind. Aus der Sonde dringen die Arzneistoffe zwischen 200 und 300 Mikrometer tief ins Gewebe ein – genügend, um die Wirkung zu beurteilen, aber zu wenig für einen systemischen Effekt.
Das umgebende Gewebe wird anschließend im Labor aufgeschnitten und mit speziellen Antikörpern präpariert, die Zelltod- oder -proliferation-spezifische Biomarker sichtbar machen. Beispielsweise lässt sich gespaltene Caspase 3 nachweisen, ein Enzym, das an der Apoptose, dem programmierten Zelltod, beteiligt ist. So können die Forscher einen apoptotischen Index für jeden getesteten Wirkstoff beziehungsweise für jede Wirkstoffkombination erstellen, der das Ausmaß der Wirksamkeit auf den Tumor widerspiegelt.
Das Besondere dieser Methode ist, dass sie die Wirksamkeit der verschiedenen Arzneistoffe in vivo, also im Tumor in seiner natürlichen Umgebung testet. »Das Labor wird in den Patienten verlegt«, sagt Jonas in einer Pressemitteilung. Das ist ein großer Vorteil gegenüber der In-vitro-Testung, bei der Tumorzellen entnommen, in der Petrischale vermehrt und dann dort auf ihre Empfindlichkeit gegenüber unterschiedlichen Wirkstoffen untersucht werden. Dieses Verfahren wird zwar bereits teilweise angewendet, aber es ist relativ aufwendig und zudem unter Umständen weniger aussagekräftig als der Sondentest. Denn die Krebszellen werden dabei aus ihrer Umgebung herausgerissen, was das Therapieansprechen beeinflussen kann, so Jonas.
Klinische Studie mit Brustkrebs-Patientinnen
In Tierversuchen ließ sich die Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Krebsmitteln bei Mäusen mit menschlichen Prostata-, Brust- und Hautkrebszellen anhand der Sonde korrekt vorhersagen. Momentan läuft an einer Krebsklinik in New York eine Pilotstudie, an der unter anderem Frauen mit dreifach negativem Brustkrebs teilnehmen können. Diese Krebsart, bei der die Tumorzellen weder Estrogen-, noch Progesteron- oder HER2-Rezeptoren tragen, gilt als besonders aggressiv. Mittels des In-vivo-Tests sollen bei diesen Patientinnen vor Behandlungsbeginn der wirksamste Arzneistoff oder die wirksamste Kombinationstherapie ermittelt werden. Ein weiteres mögliches Einsatzgebiet ihrer Sonde sehen die Wissenschaftler in der Testung neu entwickelter Arzneistoffe. /
