Wie Mini-Tumore im Labor helfen könnten, Darmkrebs gezielter zu behandeln
Ein interdisziplinäres Forschungsteam der Universitätsmedizin Magdeburg
hat neue Erkenntnisse gewonnen, wie Darmkrebs künftig individueller
behandelt werden kann. In ihrer aktuellen Studie, veröffentlicht in der
Fachzeitschrift Molecular Oncology, zeigen die Forschenden, dass Mini-
Tumore aus Gewebe von Patientinnen und Patienten – sogenannte Organoide –
genutzt werden können, um vorab zu prüfen, welche Medikamente am besten
wirken. Dabei wurde ein Eiweiß identifiziert, das künftig als Biomarker
für die Wahl der passenden Therapie dienen könnte.
Darmkrebs zählt weltweit zu den häufigsten Krebsarten und stellt
insbesondere in fortgeschrittenen Stadien eine große Herausforderung für
die Behandlung dar. Um die Therapie passgenauer auszuwählen, setzte das
Forschungsteam auf Organoide: winzige, im Labor gezüchtete Tumore, die das
Originalgewebe präzise nachbilden. Sie erlauben es, Medikamente direkt an
Tumor- und Normalgewebe zu testen, ohne Patientinnen und Patienten unnötig
zu belasten.
In der aktuellen Untersuchung analysierten die Forschenden Gewebeproben
von 32 Patientinnen und Patienten mit Darmkrebs. Besonders im Fokus stand
das Eiweiß xCT, das zentrale Stoffwechselprozesse in Krebszellen steuert
und für deren Wachstum wichtig ist. Die Ergebnisse zeigten: Tumore mit
hoher xCT-Aktivität sprechen deutlich besser auf bestimmte Chemotherapien
an. Damit könnte xCT künftig als Biomarker dienen, um vor Beginn der
Behandlung die Erfolgsaussichten bestimmter Therapien einzuschätzen.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass wir genauer vorhersagen können,
welche Therapie bei welchem Tumor am besten wirkt“, erklärt Prof. Dr. Ulf
Kahlert, Leiter der Studie und Professor für Molekulare und Experimentelle
Chirurgie an der Klinik für Allgemein- Viszeral-, Gefäß- und
Transplantationschirurgie an der Medizinischen Fakultät der Otto-von-
Guericke-Universität Magdeburg. „Wer hohe xCT-Werte im Tumor aufweist,
könnte womöglich von einer gezielten Kombinationstherapie profitieren.
Personen mit niedrigen Werten könnten unnötige Nebenwirkungen vermeiden.“
Die Ergebnisse zeigen, dass patientenspezifische Organoide wertvolle
Einblicke in das Ansprechen von Tumoren auf verschiedene Medikamente
liefern können. Damit eröffnen sich perspektivisch neue Möglichkeiten,
Behandlungen individueller abzustimmen. „Die Ergebnisse sind
wissenschaftlich sehr vielversprechend, aber wir stehen hier noch am
Anfang“, betont Prof. Dr. Roland Croner, Direktor der Klinik für
Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Transplantationschirurgie. „Bis solche
Erkenntnisse tatsächlich in die klinische Anwendung gelangen, sind noch
weitere Studien notwendig, um die Ergebnisse an größeren Gruppen zu
bestätigen und langfristig sichere Behandlungsmöglichkeiten in die
klinische Praxis zu übertragen.“ Im zertifizierten Darmkrebszentrum (DKG)
der Klinik wird derzeit eine klinische Beobachtungsstudie vorbereitet, in
der unter standardisierten Bedingungen für eingeschlossene Patientinnen
und Patienten ein patientenbasiertes Zellmodell etabliert wird.
Anschließend werden die Zellen mit demselben medikamentösen Therapieregime
behandelt, das auch im klinischen Protokoll angewendet wird. Ziel der
Studie ist es, eine möglichst hohe Korrelation zwischen dem Ansprechen der
Zellen in vitro und dem klinischen Verlauf der jeweiligen Patientinnen und
Patienten nachzuweisen um in Zukunft die Organoid-Methode als
verlässliches Diagnostikum voranzutreiben.
Zudem wollen die Forschenden untersuchen, welche Rolle xCT bei der
Vernetzung von Tumoren mit dem Nervensystem des Darms spielt. Prof.
Kahlert sagt: „Besonders hervorheben möchte ich dabei, dass die enge
Zusammenarbeit zwischen Chirurginnen und Chirurgen, OP-Pflegekräften und
unserem Nasslab-Forschungsteam entscheidend war, um diese Organoid-
Pipeline überhaupt möglich zu machen.“
Vorangetrieben wurde die Arbeit zudem durch die Forschung des Magdeburger
Medizinstudenten Marco Strecker, der die Studie von der Probenentnahme bis
zur Auswertung begleitete. Für seine Arbeit erhielt er ein einjähriges
Promotionsstipendium der Universität Magdeburg sowie einen Preis für den
ersten Platz der Kategorie Medizinische Forschung der diesjährigen
ResearchDays. „Der frühzeitige Einbezug junger Talente ist uns ein
besonderes Anliegen. Er stärkt die Ausbildung und bringt wichtige Impulse
für die Forschung“, betont Prof. Kahlert.
An der Studie beteiligt waren neben der Universitätsmedizin Magdeburg, der
Hebräischen Universität Jerusalem, Israel – Department of Biological
Chemistry und Hadassah-Hebrew University Medical Center auch das Nationale
Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) und Universitätsklinikum
Dresden. Darüber hinaus baut das Team in Magdeburg eine
Forschungsplattform für patientenstämmige Tumororganoide auf, die
regionale und internationale Kooperationen ermöglicht, unter anderem mit
der Universitätsmedizin Halle und europäischen Forschungsnetzwerken.
„Organoide gelten dabei nicht nur als klinisch relevante Testsysteme,
sondern auch als Schlüsseltechnologie, die dazu beitragen kann,
Tierversuche in der biomedizinischen Forschung zu verringern“,
unterstreicht Prof. Kahlert.
Gefördert wurde die Forschung unter anderem durch den Europäischen Fonds
für regionale Entwicklung (EFRE) im Rahmen der Initiative Sachsen-Anhalt
WISSENSCHAFT Schwerpunkte. Zusätzlich wurde dieses Projekt durch die Clore
Foundation unterstützt.
Foto 1: Beispielhafte mikroskopische Aufnahmen patientenspezifischer
Organoidkulturen, die aus Gewebeproben von Darmtumorpatientinnen und
-patienten der Klinik für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und
Transplantationschirurgie der Universitätsmedizin Magdeburg gewonnen
wurden. (A) zeigt gesundes Darmepithel, (B) und (C) Tumorgewebe.
Durch vergleichende Medikamentensensitivitätstests lässt sich abschätzen,
wie resistent der Tumor auf bestimmte Therapien reagiert und welches
Nebenwirkungsrisiko für das umliegende gesunde Darmgewebe besteht. Grafik:
UMMD
Foto 2: Prof. Dr. Ulf Kahlert, Leiter der Studie und Professor für
Molekulare und Experimentelle Chirurgie an der Klinik für Allgemein-
Viszeral-, Gefäß- und Transplantationschirurgie an der Medizinischen
Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Fotografin: Sarah
Kossmann
