In einer bahnbrechenden Studie haben US-amerikanische Forscher im Laufe des Jahres 2022 Brustkrebs-Tumore in 3D nachgebildet und, am lebensechten Modell, behandelt. Hintergrund ist das Ziel, diese Krankheit, nämlich Krebs generell, die weltweit zu den häufigsten Todesursachen gehört besser zu verstehen und damit behandeln zu können.
Ziel dieser Innovation ist es, künftig die Erforschung und Entwicklung von Krebstherapien ohne In-Vivo- oder gar Tierversuche zu ermöglichen.
„Dies wird uns helfen zu verstehen, wie menschliche Immunzellen mit soliden Tumoren interagieren“, so Ibrahim Ozbolat, Professor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik, biomedizinische Technik und Neurochirurgie an der Penn State und in dieser Funktion Hauptautor der Studie. „Wir haben ein Instrument entwickelt, das als klinische Testplattform zur sicheren und genauen Bewertung experimenteller Therapien dient. Es ist auch eine Forschungsplattform für Immunologen und Biologen, um zu verstehen, wie der Tumor wächst, wie er mit menschlichen Zellen interagiert und wie er metastasiert und sich im Körper ausbreitet.“
Spezialisierung auf medizinischen 3D Druck
Ozbolats Labor hat sich speziell auf den medizinischen 3D Druck, den sogenannten Bioprint spezialisiert, mit dem Ziel, eine Reihe von menschlichen Geweben von Einsatz in Erforschung und Behandlung zu produzieren.
Aspirationsgestütztes Bioprinting
Im konkreten Fall verwendeten die Penn-State-Forscher eine relativ neue Technologie, geläufig unter der Bezeichnung aspirationsgestütztes Bioprinting. Diese wurde dazu genutzt, Tumore in allen drei Dimensionen genau zu lokalisieren und das entsprechende Gewebe zu erzeugen. Als nächsten Schritt formten die Forscher das Gewebe zu einem mehrskaligen vaskularisierten Brusttumormodell mit Blutgefäßen. Von diesem stellten sie nun fest, dass es auf Chemotherapie und zellbasierte Immuntherapeutika ansprach.
Um die Genauigkeit des Tumormodells zu überprüfen, behandelten die Forscher dieses mit Doxorubicin, einem Chemotherapeutikum auf Anthrazyklin-Basis, welches häufig zur Behandlung von Brustkrebs eingesetzt wird. Tatsächlich zeigte sich, dass der Bioprint-produzierte Tumor auf die Chemotherapie ansprach.
Simulation einer Chemotherapie
Die Forscher testeten daher, in Zusammenarbeit mit Dr. Derya Unutmaz, einer Immunologin am Jackson Laboratory, eine zellbasierte immuntherapeutische Behandlung an dem Tumor. Dazu verwendeten sie menschliche CAR-T-Zellen, welche durch ein sogenanntes Gen-Editing so verändert wurden, dass sie in die Lage versetzt wurden, eine aggressive Form von Brustkrebszellen zu erkennen und zu bekämpfen.
Nach 72 Stunden Zirkulation durch den Tumor zeigte sich tatsächlich eine positive, heilende Wirkung.
Diese Entwicklung gibt Grund zur Hoffnung, dass sich die Wirksamkeit klinischer Behandlungen in der Krebsmedizin künftig nicht mehr allein auf klinische Studien wird stützen müssen, sondern ebenso auf Bioprint-Modelle.
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