Diese Nanofasern könnten den tödlichsten Hirntumor ausbremsen
Forschende testen Nanofaser-Implantate gegen Glioblastome. Die Wirkstoffe werden direkt am Hirntumor freigesetzt.
Daewoo Han, Assistenzprofessor an der Universität von Cincinnati, hält eine mit einem Handschuh bekleidete Hand hoch, die mit elektrogesponnenen Nanofasern bedeckt ist.
Foto: Joseph Fuqua II
Das Glioblastom gehört zu den aggressivsten Krebsarten überhaupt. Der Tumor wächst schnell, dringt tief ins Hirngewebe ein und kehrt selbst nach Operationen häufig zurück. Genau deshalb suchen Forschende seit Jahren nach neuen Therapieansätzen.
Ein Team der University of Cincinnati und von Johns Hopkins Medicine setzt nun auf ein spezielles Fasernetz, das Medikamente direkt am Tumor freisetzt. Statt Wirkstoffe über den gesamten Körper zu verteilen, soll die Behandlung genau dort wirken, wo nach einer Operation oft einzelne Krebszellen zurückbleiben.
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift ACS Biomaterials Science & Engineering veröffentlicht. Bislang wurde das Verfahren allerdings nur im Labor und im Tiermodell getestet.
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Warum Glioblastome so schwer zu kontrollieren sind
Das große Problem bei Glioblastomen liegt in ihrer Anpassungsfähigkeit. Die Tumorzellen verändern sich ständig. Manche reagieren auf Medikamente, andere entwickeln Resistenzen und wachsen weiter.
Andrew Steckl von der University of Cincinnati beschreibt das so: „Es ist schwer zu kontrollieren. Es kommt durch das Fenster herein, und wenn man das Fenster schließt, kommt es durch die Tür. Und wenn man die schließt, kommt es durch den Schornstein.“
Hinzu kommt die Blut-Hirn-Schranke. Sie schützt das Gehirn vor Schadstoffen aus dem Blut. Gleichzeitig erschwert sie aber auch die Behandlung, weil viele Medikamente den Tumor nur schlecht erreichen.
Drei Wirkstoffe sollen den Tumor gleichzeitig angreifen
Das Forschungsteam kombinierte den Standardwirkstoff Temozolomid mit zwei weiteren Substanzen: Acriflavin und PT2385. Die beiden zusätzlichen Wirkstoffe sollen bestimmte Anpassungsmechanismen der Tumorzellen blockieren.
Entscheidend war dabei nicht ein einzelner Stoff, sondern das Zusammenspiel der Medikamente. Die Forschenden beobachteten einen sogenannten synergistischen Effekt. Die Kombination wirkte also stärker als die Summe der einzelnen Bestandteile.
Steckl erklärt das mit einem einfachen Vergleich: „Die Kombination ist negativ; der Effekt ist additiv, wie eins plus eins gleich zwei; oder sie ist synergistisch, was so ist, als ob eins plus eins gleich drei wäre.“ Genau diesen synergistischen Effekt zeigte die Kombination in den Versuchen.
Ein elektrisches Feld erzeugt das Fasernetz
Für die Therapie entwickelten die Teams ein sogenanntes „NanoMesh“. Dahinter steckt ein mehrschichtiges Polymer-Fasernetz, das mithilfe eines elektrischen Feldes hergestellt wird. Fachleute sprechen von Elektrospinning oder elektrogesponnenen Fasern.
Die Struktur funktioniert wie ein winziges Medikamentendepot. Nach einer Operation könnte das Material direkt an der Tumorstelle platziert werden. Dort setzt es die Wirkstoffe kontrolliert und über längere Zeit frei.
Das System bietet mehrere Vorteile:
- gezielte Medikamentenabgabe direkt am Tumor
- langsamere und kontrollierte Freisetzung
- Kombination mehrerer Wirkstoffe in einem Implantat
- möglicherweise geringere Belastung für den restlichen Körper
Daewoo Han von der University of Cincinnati sagt: „Unser NanoMesh-System wurde entwickelt, um diese Probleme zu lösen, indem es nach der Operation die lokale Langzeitabgabe mehrerer synergistisch wirkender Medikamente direkt an der Tumorstelle ermöglicht.“
Mäuse lebten deutlich länger
Der stärkste Hinweis auf die Wirksamkeit kommt bislang aus Tierversuchen. Unbehandelte Mäuse mit Glioblastom starben laut Studie innerhalb von 19 Tagen. Tiere mit dem dreischichtigen Fasernetz lebten dagegen deutlich länger. Ein Teil der Mäuse überlebte sogar mehr als 120 Tage.
Nach Angaben des Forschungsteams erreichten rund 40 % der behandelten Tiere eine langfristige stabile Phase. Das bedeutet allerdings noch nicht, dass die Methode auch beim Menschen funktioniert. Zwischen erfolgreichen Tierversuchen und einer zugelassenen Therapie liegen meist viele Jahre Forschung und klinische Studien.
Weniger Nebenwirkungen möglich
Ein Vorteil des lokalen Ansatzes liegt auf der Hand: Die Wirkstoffe müssen nicht durch den gesamten Körper transportiert werden. Dadurch könnten systemische Nebenwirkungen geringer ausfallen als bei klassischen Chemotherapien. Außerdem lässt sich laut Han genau steuern, wie schnell und in welcher Menge die Medikamente freigesetzt werden.
Die Forschenden arbeiten bereits an weiteren Verbesserungen der Fasernetz-Struktur. Ziel ist eine noch präzisere Langzeitfreisetzung der Wirkstoffe.
Die Technik könnte auch bei anderen Krankheiten interessant werden
Das Team sieht Potenzial über das Glioblastom hinaus. Denkbar wären Anwendungen bei anderen schwer behandelbaren Krebsarten oder neurologischen Erkrankungen.
Betty Tyler von Johns Hopkins Medicine betont, warum Kombinationstherapien aus ihrer Sicht wichtig bleiben: „Leider wissen Krebserkrankungen, wie sie sich anpassen können, um einer therapeutischen Behandlung zu entgehen.“ Und weiter: „Aktuelle Therapien haben die Überlebensrate der Patienten erhöht und ihnen mehr Geburtstage beschert.“
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