Dieses spezielle Gel könnte die Krebstherapie verbessern
Forscher entwickeln jetzt ein neues Werkzeug in der Krebstherapie: ein spezialisiertes Gel, das Kombinationspräparate direkt an den Tumor abgeben kann.
Ein Hauptproblem der Krebsforschung ist die effizienteste Bereitstellung von Therapien sowie die direkte Bekämpfung von Tumoren, die Minimierung der Invasivität und die Maximierung des Erfolgs.
Die Chemotherapie verwendet chemische Wirkstoffe, um Krebszellen zu bekämpfen und zu zerstören - oder zumindest deren Vermehrung zu verhindern - und ist eine der am weitesten verbreiteten Behandlungen für Krebs.
Die Forscher erkennen an, dass die Chemotherapie in einigen Fällen effektiver wirken kann, wenn sie zusammen mit der Immuntherapie durchgeführt wird - eine Art der Behandlung, die darauf abzielt, das körpereigene Immunsystem zu stärken, um die natürlichen Barrieren einer Person gegen Krebs zu stärken.
Jetzt haben Wissenschaftler der Medizinischen Fakultät der Universität von North Carolina in Chapel Hill und der North Carolina State University in Raleigh mit einem neuen injizierbaren Medium experimentiert.
Der leitende Studienautor Zhen Gu und seine Kollegen haben ein „bioresponsives Gerüstsystem“ entwickelt - ein Polymernetzwerk, das einem Gel ähnelt und bei Injektion eine Kombination aus Chemotherapie- und Immuntherapeutika direkt an die Krebstumoren abgibt.
In der neuen Studie testeten Gu und sein Team ihr injizierbares gelartiges Medium an bestimmten Arten von Krebstumoren: B16F10-Melanom und 4T1-Brustkrebs. Die Forscher sind jedoch zuversichtlich, dass das Medium auch bei anderen Arten von Krebstumoren ebenso erfolgreich eingesetzt werden kann.
Die Forscher berichten über die Ergebnisse ihrer Studie - durchgeführt an einem Mausmodell - in der Zeitschrift Wissenschaftliche translationale Medizin.
Innovatives Medium für die Kombinationstherapie
Das Team ging davon aus, dass Chemotherapie und Immuntherapie in bestimmten Fällen besser zusammenarbeiten - insbesondere, wenn die Krebstumoren zuerst einer Chemotherapie und dann einer Immuntherapie ausgesetzt sind.
Dies liegt daran, dass die Immuntherapie zwar die Reaktion des Immunsystems sehr effektiv verstärken kann, so dass sie Krebszellen angreift, das Immunsystem dann aber möglicherweise auch fälschlicherweise auf gesunde Zellen abzielt.
Eine Art der Immuntherapie verwendet beispielsweise Medikamente, die als Immun-Checkpoint-Inhibitoren bezeichnet werden und „bestimmte Proteine blockieren“, die manchmal von Krebszellen als „Schutzschild“ gegen die körpereigene Immunantwort verwendet werden.
Wenn diese Proteine blockiert sind, kann das Immunsystem erneut den Zelltod auslösen und bestimmte Krebszellen abtöten.
Immun-Checkpoint-Inhibitoren liefern in Kombination mit einer Chemotherapie verbesserte Ergebnisse. Daher entwickelten Gu und sein Team ein bioresponsives Gerüst, um eine Kombination aus Chemotherapie- und Immuntherapeutika aufnehmen und direkt an Primärtumoren abgeben zu können.
Durch seine Direktheit wird dieser Ansatz effizienter und kann dazu beitragen, die Auswirkungen der Medikamente auf gesundes Gewebe an anderen Stellen im Körper zu verringern.
Ein kluger therapeutischer Ansatz
"Wir haben eine einfache Methode entwickelt", sagt Gu, "um Chemotherapie zu nutzen und gleichzeitig die Biologie des Tumors und unsere natürliche Abwehr gegen fremde Eindringlinge zu nutzen, um die Tumorentwicklung mit begrenzten Nebenwirkungen zurückzuschlagen."
Das Medium verschmilzt zu einer gelartigen Substanz, sobald es in den Körper injiziert wurde, und liefert die Therapeutika direkt an den Zieltumor.
„Der Trick besteht darin, dass das Gel schnell im Körper gebildet werden kann, sobald ein biokompatibles Polymer und sein Vernetzer miteinander vermischt sind“, erklärt Jinqiang Wang, Co-Lead-Studienautor.
„Wir haben sichergestellt, dass eines dieser Mittel durch reaktive Sauerstoffspezies oder ROS - ein natürliches chemisches Nebenprodukt des Zellstoffwechsels - gespalten werden kann“, fügt er hinzu.
Hohe ROS-Werte sind für die meisten Krebsarten charakteristisch und spielen bekanntermaßen eine wichtige Rolle für das Tumorwachstum und die Metastasierung.
Da ROS in Krebstumoren reichlich vorhanden ist, würde sich das gelartige Medium, das bei Kontakt mit ROS auseinanderfallen soll, auflösen und es den Therapeutika ermöglichen, ihre Arbeit zu erledigen.
Experimente liefern vielversprechende Ergebnisse
Vor der Injektion in Tumore füllte das Team das bioreaktive Gerüst mit dem Chemotherapeutikum Gemcitabin und dem Anti-PD-L1-Antikörper, einem Immuntherapeutikum, das das Checkpoint-Protein PD-L1 blockiert.
Dieses Protein kann die Immunantwort davon abhalten, den Tod von Krebszellen auszulösen. Wenn der ROS bei Krebstumoren „getroffen“ wird, beginnt das Gel allmählich zu zerfallen, wobei zuerst das Chemotherapeutikum und dann der Immun-Checkpoint-Inhibitor freigesetzt werden.
"Die zytotoxische Chemotherapie kann zunächst einige Krebszellen abtöten und die Empfindlichkeit des Tumors gegenüber der ICB-Therapie (Immun Checkpoint Blockade) erhöhen, wodurch die Wirksamkeit der ICB-Therapie stimuliert wird."
Studienmitautor Gianpietro Dotti
"Mit dem Abbau des Gels", fügt er hinzu, "kann der ROS-Spiegel an der Tumorstelle gesenkt werden, was auch dazu beiträgt, das Tumorwachstum zu hemmen."
Bisher sind die Ergebnisse der Studie vielversprechend. Bei Injektion an der Stelle eines Primärtumors machte das Gel die Mikroumgebung des Tumors anfälliger für die Therapeutika.
Darüber hinaus schien das mit Medikamenten beladene Gel, wenn es an der Stelle injiziert wurde, an der ein Primärtumor chirurgisch entfernt worden war, das Wiederauftreten des Krebses wirksam zu verhindern.
"In Bezug auf das Potenzial dieses Ansatzes sollten Wissenschaftler die Biokompatibilität der Verwendung des Gelgerüsts für den klinischen Nutzen weiter untersuchen", erklärt Gu und fügt hinzu: "In der Zwischenzeit werden wir die Dosierungen von Kombinationspräparaten sowie die Behandlungshäufigkeiten optimieren."
