Eine der Hauptaufaben der Krebsforschung besteht darin, Therapien zu entwickeln, die möglichst effizient engewendet werden können, Tumoren gezielt anzuvisieren und gleichzeitig Invasivität zu minimieren und den Erfolg zu maximieren. Das von Forschern neu entwickelte gelartige Medium soll dieses Problem lösen.
Bei der am häufigsten angewandten Krebsbehandlung, der Chemotherapie, werden chemische Stoffe verwendet, um auf Krebszellen abzuzielen und diese zu zerstören oder sie zumindest von der Zellteilung abzuhalten. Forscher bestätigen, dass die Chemotherapie in einigen Fällen effektiver wäre, wenn sie mit Immuntherapie kombiniert würde. Bei der Immuntherapie wird das körpereigene Immunsystem gestärkt, sodass die natürlichen Abwehrkräfte gegen Krebs aktviert werden. Wissenschaftler der University of North Carolina und der North Carolina State University haben mit einem injizierbaren Gel experimentiert.
Der Seniorautor der Studie Zhen Gu und seine Kollegen haben ein "bioreaktives Gerüstsystem" - ein polymeres Netzwerk - entwickelt. Dieses ähnelt einem Gel und wenn es injiziert wird, dann liefert es Krebstumoren eine Kombination aus Chemo- und Immuntherapie auf direktem Wege. In der neuen Studie haben Gu und sein Team ihr injizierbares, gelähnliches Medium bei bestimmten Tumorarten getestet: B16F10 Melanom und 4T1 Brustkrebs. Die Forscher sind zuversichtlich, dass das Medium ebenfalls andere Krebstumoren genauso erfolgreich bekämpfen könnte.
Die Ergebnisse der Studie, durchgeführt mithilfe eines Mausmodells, wurden in dem Journal Science Translational Medicine veröffentlicht. Das Team begann mit der Annahme, dass in manchen Fällen Chemotherapie und Immuntherapie besser zusammen funktionieren. Besonders dann, wenn die Krebstumoren zunächst der Chemotherapie ausgesetzt werden und anschließend der Immuntherapie. Das liegt daran, dass obwohl die Immuntherapie sehr effektiv darin sein kann, das Immunsystem zu stärken, sodass dieses Krebszellen besser angreifen kann, so kann es auch sein, dass das Immunsystem fälschlicherweise gesunde Zellen zerstört.
Eine Art der Immuntherapie benutzt beispielsweise Medikamente namens Immun-Kontrollpunkt-Hemmer, die bestimmte Proteine blocken, die Krebszellen manchmal als Schutzschild vor der Immunreaktion des Körpers benutzen. Wenn diese Proteine blockiert werden, kann das Immunsystem wieder den Zelltod aktivieren und Krebszellen abtöten. Immun-Kontrollpunkt-Hemmer führen zu besseren Ergebnissen, wenn sie mit Chemotherapie kombiniert werden. Daher entwickelten Gau und sein Team ihr bio-reaktives Gerüst, damit es eine Kombination von Chemo- und Immuntherapiemedikamenten halten kann, um sie direkt an primäre Tumoren zu liefern. Aufgrund der Direktheit wird dieser Ansatz effizienter sein und könnte helfen, die Schäden von Medikamenten an gesundem Gewebe zu reduzieren.
"Wir haben eine einfache Methode entwickelt, um die Chemotherapie zu nutzen während wir die Biologie des Tumors und unsere natürliche Abwehr gegen fremde Angreifer aufbauen. So kann die Entwicklung des Tumors gestoppt werden und das mit begrenzten Nebenwirkungen", hält Gu fest.
Das Medium amalgamiert sich in eine gelartige Substanz, sobald es in den Körper injiziert wurde und überliefert die Therapeutika direkt an den Tumor. "Der Trick ist, dass sich das Gel schnell im Körper formen kann, sobald ein biokompatibler Polymer und dessen Quervernetzer vermischt werden. Wir haben sichergestellt, dass einer dieser Wirkstoffe durch reaktive Sauerstoffspezies, oder ROS, getrennt werden kann. ROS ist ein natürliches, chemisches Nebenprodukt des Zellmetabolismus", erklärt Co-Autor Jingiang Wang.
Hohe ROS-Werte sind charakteristisch für die meisten Krebsarten und sie spielen eine wichtige Rolle beim Tumorwachstum und Metastasen. Da reichlich ROS in Krebstumoren vorhanden ist, könnte das gelartige Medium zerfallen, damit die Therapeutika ihre Arbeit machen können. Bevor sie es in Tumoren injizierten, füllte das Team die bioreaktiven Gerüste mit dem Chemotherapie-Medikament Gemcitabin und Anti-PD-L1 Antikörper, was ein Immuntherapeutikum ist, das das Kontrollpunktprotein PD-L1 blockiert. Dieses Protein kann die Immunreaktion daran hindern, den Tod von Krebszellen auszulösen. Bei Zusammentreffen mit ROS im Krebstumor würde das Gel dann anfangen, schrittweise zu zerfallen und erst das Chemotherapeutikum freisetzen und dann den Immun-Kontrollpunkt-Hemmer. Co-Autor Gianpietro Dotti merkt an: "Die zytotoxische Chemotherapie kann zuerst einige Krebszellen abtöten und die Sensibilität des Tumors gegenüber der Immun-Kontrollpunkt-Blockade verstärken. Mit der Zersetzung des Gels können die ROS-Werte im Tumor reduziert werden, was ebenfalls die Hemmung des Tumorwachstums fördert."
Gu hält abschließend fest: "Wegen des Potenzials dieses Ansatzes, sollten Wissenschaftler weiter die Biokompatibilität untersuchen, um dieses Gel zu klinischen Zwecken zu nutzen. In der Zwischenzeit werden wir die Dosierung der Medikamentenkombination sowie die Behandlungsfrequenz optimieren."