Läge das Wissen vor, welche Chemotherapie bei einem Patienten anschlägt, könnte man gerade bei aggressiv wachsenden Tumoren wertvolle Zeit gewinnen. Den Betroffenen blieben unnötige Nebenwirkungen und dem Gesundheitssystem zusätzliche Kosten erspart. Daher sehen Mediziner dringenden Bedarf an skalierbaren und reproduzierbaren Methoden, um personalisierte Arzneimitteltests im Hochdurchsatz durchzuführen. Das deutsch-niederländische Team aus dem DKFZ, vom Stammzell-Institut HI-STEM* und aus dem Biotech-Unternehmen Xilis prüfte dafür sogenannte MicroOrganoSpheres (MOS) – winzige, dreidimensionale Tumormodelle, die aus dem Tumorgewebe einzelner Patientinnen und Patienten im Labor hergestellt werden.
Nutzung von Hochdurchsatzverfahren
Diese Mikrotumoren werden aus Tumorzell-Suspensionen gewonnen, die mittels Mikrofluidik in kleinsten Tröpfchen zerlegt und in eine Gelmatrix eingebettet werden. Die MOS haben den großen Vorteil, dass sie automatisiert im Hochdurchsatzverfahren mit verschiedenen Wirkstoffen getestet werden können. Mithilfe moderner Bildanalyse und künstlicher Intelligenz (KI) messen die Forscherinnen und Forscher anschließend, wie stark die Tumorzellen auf die jeweiligen Medikamente reagieren. Die etwa 300 Mikrometer großen Tröpfchen-Strukturen ermöglichen ein schnelles Wachstum, eine hohe Reproduzierbarkeit und eine verbesserte Nährstoffversorgung, wodurch sie herkömmliche Organoide in der Präzisionsmedizin und Medikamentenentwicklung übertreffen.
Vorhersagegenauigkeit von bis zu 100 Prozent
Das Team untersuchte MOS, die sie aus Tumorproben von 21 Patientinnen und Patienten mit fortgeschrittenem Darmkrebs gewonnen hatten. Demnach stimmten die Reaktionen der MOS auf Wirkstoffe in 83 Prozent der Fälle mit dem tatsächlichen Behandlungserfolg überein. Wenn die MOS aus dem Primärtumor und nicht aus den Metastasen gewonnen wurden, habe die Vorhersagegenauigkeit sogar bei 100 Prozent gelegen, so das Team. Darüber hinaus habe sich gezeigt, dass Patienten, deren MOS auf die im Labor getestete Chemotherapie angeschlagen hatten, im Durchschnitt länger krankheitsfrei blieben. Die Methode habe außerdem Unterschiede innerhalb eines einzelnen Tumors sichtbar machen können und damit auch besonders resistente Gruppen von Krebszellen identifiziert.
Test wäre standardisiert und automatisierbar
Die neue MOS-Technologie könnte künftig dazu beitragen, Patientinnen und Patienten schneller die für sie beste Therapie zukommen zu lassen. Im Vergleich zu bisherigen Organoid-Verfahren sei der Test standardisiert, automatisierbar und könne innerhalb weniger Tage durchgeführt werden – das wären Voraussetzungen für einen späteren Einsatz im klinischen Alltag. „Langfristig sehen wir in den MicroOrganoSpheres einen wichtigen Baustein für eine maßgeschneiderte, präzisere Krebsbehandlung“, sagt Studienleiter René Jackstadt. Vorher jedoch müsse die Methode in größeren Patientengruppen im Rahmen klinischer Studien weiter geprüft werden.
*Das Heidelberger Institut für Stammzelltechnologie und experimentelle Medizin (HI-STEM) gGmbH wurde 2008 als Public-Private-Partnership von DKFZ und Dietmar Hopp Stiftung gegründet.
Quelle: DKFZ
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