Tumormodelle und Herzgefäßabbildungen

Medikamente müssen gründlich getestet werden, bevor der Patient sie schlucken oder der Arzt sie ihm spritzen darf. Bringen sie die erhoffte Wirkung? Welche Nebenwirkungen treten auf? Für Krebsmedikamente könnte künftig ein neues Teststystem – ein 3D-Tumormodell – solche Fragen beantworten. Jacqueline Michaelis legte während ihrer Masterthesis am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart die Grundlage dafür und erhielt den 2. Hugo-Geiger-Preis für Life-Sciences.

„Das Einzigartige an diesem Tumormodell ist, dass es einen funktionierenden Blutkreislauf enthält“, sagt Michaelis. „Es besteht nicht nur aus Tumorzellen wie herkömmliche Testsysteme, sondern auch aus Endothelzellen, die die Blutgefäße auskleiden. Diese Zellen bilden eine natürliche Barriere zwischen Blutkreislauf und Tumor.“ Forscher bräuchten neue Krebsmedikamente zur Prüfung dann nicht mehr direkt auf die Tumorzellen zu geben, sondern könnten sie in den Blutkreislauf des Modells einbringen.

„Damit müssen die Wirkstoffe zunächst die Barriere aus Endothelzellen überwinden, um aus dem Blutkreislauf zum Tumor zu gelangen. Dort erst entfalten sie ihre Wirkung. Mit diesem Modell kommen wir der natürlichen Situation im Körper sehr viel näher als mit den bisherigen Modellen.“ Künftig wäre es sogar denkbar, patienteneigene Zellen des Tumors zu entnehmen und so individualisierte Therapien durchzuführen. Denn jeder Körper reagiert anders auf eine Krebstherapie.

Der 3. Preis ging an Michael Kurzschenkel. Am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS untersuchte der Diplom-Ingenieur, in wie weit es möglich ist, endoskopisch durch das Blut hindurch Strukturen im Gefäßsystem abzubilden – insbesondere im Herzen. Mit dem neuartigen bildgebenden Verfahren könnte das bluterfüllte, schlagende Herz von innen betrachtet werden. Bisher fehlen solche Bildgebungsverfahren, da das Blut für Licht undurchlässig ist.

„Meine Masterarbeit war Teil eines Projekts, bei dem ein solches Diagnostikelement entwickelt werden soll: Ärzte könnten so unter anderem gefäßbedingte Herzerkrankungen besser behandeln“, sagt Kurzschenkel. Der Clou: Dieses Gerät, das wie ein Herzkatheter eingeführt wird, soll nicht mit sichtbarem Licht in das schlagende Herz hineinschauen, sondern mit infrarotem Licht. „Ich konnte nachweisen, dass eine Bildgebung im infrarotem Bereich auch durch Blut hindurch in einer guten Auflösung und Durchdringungstiefe möglich ist“, fasst Kurzschenkel seine Ergebnisse zusammen. Mit seinen Untersuchungen legte er die Basis für die Entwicklung eines solchen Angioskops. Das Marktpotenzial des Geräts wird sehr hoch eingeschätzt.