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BBZ-Forscher machen großen Schritt auf dem Weg zur personalisierten Krebstherapie

19.03.2015

Eine Neuentwicklung aus dem Biomedizinisch-Biotechnologischen Zentrum (BBZ) der Universität Leipzig könnte in Zukunft die Behandlung von Krebspatienten revolutionieren. Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Andrea Robitzki haben ein Messgerät entwickelt, mit dem bis zu 96 Proben gleichzeitig analysiert werden können. "Wir können zum Beispiel zeitgleich an 96 Zellproben von einem Tumor die Wirkung von unterschiedlichen Medikamenten testen, aber auch die Wirkung eines Medikaments auf 96 unterschiedliche Tumorzellen", umreißt Robitzki zwei von zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten der Apparatur.

Getestet wurde die Technik unter anderem bereits an Zellen, die aus Gehirntumoren entnommen worden waren. Die Erkenntnisse des Medizinerteams wurden jetzt im renommierten Fachmagazin "Biosensors and Bioelectronics" veröffentlicht.

"Die große Flexibilität des Systems erlaubt es natürlich auch, die 96 auf einer Platte angeordneten kleinen Behälter gruppenweise zu bestücken", berichtet Robitzki weiter. Anhand der Messung des elektrischen Widerstandes der Tumorzellen lässt sich deren Zustand permanent kontrollieren und dokumentieren, wie sie auf die Medikamentengabe reagieren.

"Dabei interessiert uns: Wie viele Zellen werden angegriffen, welche Zellen sind eventuell resistent, wann tritt der 'programmierte Zelltod' ein? Denn wenn diese Fragen beantwortet werden können, sind eventuelle Rückschlüsse darüber möglich, mit welchen Chemotherapeutika, vielleicht auch mit welchen Medikamentenkombinationen die Tumore am besten bekämpft werden können", sagt die Wissenschaftlerin. Denn durch die Messungen sowohl an 2-D-Modellen wie auch an 3-D-Modellen erhalten die Mediziner einen "elektronischen Fingerabdruck" der Zellen und deren Reaktion auf die Behandlung.

Wesentlicher Vorteil ist nach Robitzkis Worten, dass alle Untersuchungen an lebenden Zellen gemacht werden. "Denn es nützt natürlich nicht viel, wenn man Zellen untersucht, die bereits abgestorben sind, von denen nicht bekannt ist, wie sie sich entwickelt haben und wie sie sich weiter entwickeln würden." Nun ist auch möglich, über längere Zeiträume zu beobachten, wie sich die Behandlung auf die Tumorzellen auswirkt.

"Mit dem neuen Messsystem können die vitalen Zellen innerhalb weniger Sekunden analysiert werden. Da die Messung die Zellen nicht beeinflusst, ist es nun möglich, über mehrere Tage zu beobachten, wie sich die Behandlung auf die Tumorzellen auswirkt", erklärt sie. Und die BBZ-Mannschaft hat noch ein Feature eingebaut, das die Funktionalität des Systems um eine weitere Dimension erweitert: Die Messfelder können auch mit Halbleiterelektroden ausgerüstet werden.

"Da diese durchsichtig sind, kann nicht nur elektrisch gemessen, sondern auch optisch überprüft werden, wie sich die Zellen verhalten." So können verschiedene Nachweismethoden parallel betrieben werden.

Die bereits angesprochene Revolution in der Behandlung von Krebspatienten beschreibt Robitzki sehr vorsichtig, denn noch sind zahlreiche Hürden zu nehmen. "Wir wissen derzeit noch nicht, ob sich der Tumor im Organismus tatsächlich so verhält, wie seine Zelle in der Analyse", gibt sie zu bedenken. Dennoch könnte durch das neue System unter Umständen eine auf den einzelnen Patienten maßgeschneiderte Therapie, eine "personalisierte Medizin" ermöglicht werden.

"Möglicherweise kann zum Beispiel auf eine Breitband-Gabe von Medikamenten verzichtet werden, weil außerhalb des Körpers gezeigt werden kann, wie die Tumorzellen auf ganz bestimmte Arzneimittel reagieren." Dadurch könnten unter Umständen unerwünschte Nebenwirkungen von Chemotherapien auf ein Mindestmaß reduziert werden. Desweiteren können die neuen Erkenntnisse auch dazu beitragen, in der Entwicklung von Krebsmedikamenten voranzukommen.

Auch wenn das noch Zukunftsmusik ist, ist den Wissenschaftlern mit der Entwicklung des durch das Sächsische Ministerium für Wissenschaft und Kunst geförderte Projekt ein ganz großer Schritt in der Tumorforschung gelungen.

"Wir lernen durch die Untersuchungen sehr viel über das Verhalten von Tumorzellen", sagt Robitzki. Nachgewiesen werden kann zum Beispiel, wie sich Tochtergeschwülste vom Ursprungstumor unterscheiden, wie sich sehr aggressive Tumore von weniger aggressiven unterscheiden, wann möglicherweise ein chemotherapiesensitiver Tumor chemotherapieresistent wird.

Untersuchungen wurden dabei nicht nur an Zellen von Hirntumoren gemacht, auch der gefürchtete Schwarze Hautkrebs, das Melanom, wurde in Kooperation mit der Klinik für Dermatologie, Venerologie und Dermatologie des Universitätsklinikum Leipzig unter Leitung von Prof. Dr. med. Jan Christoph Simon bereits unter die Lupe genommen.

Jörg Aberger

Fachveröffentlichung:
A novel 96-well- multielectrode array based impedimetric monitoring platform for comparative drug efficacy analysis on 2D and 3D brain tumor cultures, Biosensors and Bioelectronics 67(2015)

doi: 10.1016/j.bios.2014.09.049

Weitere Informationen:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566314007362

Susann Huster | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de

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