Studie an lebenden menschlichen Tumorschnittkulturen

Pressemitteilung vom 25.04.2013
Forscher der Universität Leipzig haben ein neues System entwickelt, bei dem frisch operierte Hirntumore in Schnittkulturen so am Leben erhalten werden, dass die Wirkungen unterschiedlicher Therapien an ihnen getestet werden können. Die Studienergebnisse bereiten den Weg für Erfolgsvorhersagen, die präziser auf den Patienten bezogen sind, und somit für individuell besser planbare Behandlungsansätzen.
Bild vergrößern Sterbende Tumorzellen - Blau eingefärbt sind die Zellkerne, Grün durch Strahlung erreichte DNA-Schäden
Foto: Ingo Bechmann / Felicitas Merz
 

Das Glioblastom ist bei Erwachsenen der häufigste, tödliche Hirntumor. Die Standardbehandlung setzt sich aus einer Operation und anschließenden Bestrahlung verbunden mit Chemotherapie zusammen. Ziel ist es, das Erbgut der Krebszelle zu schädigen und sie letztendlich in den Tod zu treiben. Ein Teil der Patienten spricht jedoch nicht gut auf das Chemotherapeutikum an. Trotz erreichter Fortschritte in der Behandlung des Glioblastoms und intensiver Forschungsaktivitäten ist der entscheidende therapeutische Durchbruch in den vergangenen Jahren nicht gelungen. In der Forschung werden bislang Nachzüchtungen von menschlichen Tumorzellkulturen und Tierversuche in Mäusen verwendet.

Neues System für individuelle Therapien

Den Forschergruppen um Prof. Ingo Bechmann und Felicitas Merz am Institut für Anatomie der Medizinischen Fakultät und um Prof. Jürgen Meixensberger an der Klinik für Neurochirurgie am Universitätsklinikum Leipzig ist es gelungen, Untersuchungen an entnommenen, menschlichen Hirntumoren durchzuführen. Dafür wurden frisch operierte Tumore besonders präpariert: Zunächst wurde das sehr weiche Gewebe in ein Drittel Millimeter dünne Kulturen geschnitten. Obwohl Erwachsenengewebe in Kultur schnell absterben, haben die Wissenschaftler es anschließend geschafft, die Tumoren über Wochen in ihrer normalen Entwicklung mit Zellteilungsvorgängen am Leben zu erhalten. An diesen "funktionstüchtigen" Schnittkulturen ließen sich verschiedene Therapien nicht nur ausprobiert, sondern auch hervorragend in ihrer Wirkweise beobachten.

"So wichtig Experimente sind, die helfen, molekulare Mechanismen in der Maus zu verstehen, so wichtig ist es, wieder humane Gewebe in den Focus zu heben", meint Anatomiedirektor Ingo Bechmann. "Unsere Arbeit folgt einer gewissen Trendwende in der Forschung. Denn am Ende wollen wir Patienten behandeln, nicht Mäuse."

Im Ergebnis haben die Glioblastome in den Schnittkulturen sehr unterschiedlich auf die jeweilige Behandlung angesprochen. Trotz gleicher Dosis und Bestrahlung starben manche Krebszellen schnell ab, andere nur in geringem Maße. "Damit wird deutlich, wie enorm wichtig es ist, Krebstherapien individuell auf die Patienten anzupassen", sagt Bechmann. "Dafür liefern wir jetzt ein Testsystem. Wir können erstmals aus echtem, behandelten Gewebe die überlebenden Tumorzellen holen und der Frage nachgehen, warum ein Tumor nicht anspricht."

Schwerionen-Beschuss

Die Teilungsaktivität der Krebszellen nahm besonders stark ab, wenn die konventionelle Behandlung mit Röntgenstrahlung und Chemotherapie um die Behandlung mit (Kohlenstoff-) Schwerionen ergänzt wurde. Unterstützung kam bei diesem Studienteil vom Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt, wo eine weltweit einmalige Teilchenbeschleunigeranlage steht. Der Vorteil dieser Therapie: der Ionenstrahl erzielt seine größte Wirkung im Tumor und das schont das umliegende gesunde Gewebe. Die Leipziger Wissenschaftler konnten jetzt zeigen, dass die Krebszellen nicht unmittelbar durch die Energiezufuhr sterben. Vielmehr entstehen DNA-Strangbrüche. Die Zellen scheitern beim Versuch, sie zu reparieren und leiten ihren eigenen Tod ein.

Alle Ergebnisse der vom Bundesforschungsministerium geförderten Studie wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift "Neuro-Oncology" veröffentlicht. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler prüfen, ob der Test eine Vorhersage der Überlebenszeit von Patienten erlaubt.

Fachveröffentlichung:
Organotypic slice cultures of human glioblastoma reveal different susceptibilities to treatments, in Neuro-Oncology (2013)
doi: 10.1093/neuonc/not003

Diana Smikalla