Neues System für Ex-vivo-Diagnostik prognostiziert die Reaktion von Krebspatienten auf die Behandlung
Das Produkt von Cellply wurde im Rahmen des EU-geförderten Projekts ONCOSMART (ONCOlogic patient profiling and personalised treatment through SMART bedside diagnostics) entwickelt und soll ein schon lange bestehendes Problem beheben. Bis heute wussten wir, dass etwa 30–40 % aller Krebspatienten Tumore mit bestimmten Mutationen aufweisen, auf die sich zielgerichtete Behandlungen und die Immuntherapie konzentrieren können. Informationen zu diesem Mutationsstatus sind wertvoll, Ärzte wissen beispielsweise, dass die KRAS-Mutation mit Anti-EGFR-Antikörpern behandelt werden können, doch KRAS ist selbst kein guter Biomarker, um die Reaktion des Tumors auf die Behandlung vorauszusagen. Auf ähnliche Weise hängt die Wirksamkeit der Anti-PD1-Immuntherapien kaum mit der Expression von PD1 zusammen. Zur Vorhersage des Behandlungsergebnisses stellen Mutationsprofile folglich selten geeignete Biomarker dar. "Komplexere Strategien werden untersucht, etwa Sequenzierung der nächsten Generation, wobei sich herausstellte, dass unterschiedliche Informationen zu kombinieren sind, um Biomarker mit höherer Vorhersagekraft zu erreichen. Die Ergebnisse der Anwendung eines solchen Ansatzes sind in vielen klinischen Situationen allerdings noch nicht zufriedenstellend. Andererseits werden Chemotherapien noch weit verbreitet angewandt, sowohl bei den übrigen 60–70 % der Patienten als auch bei nicht ansprechenden oder rückfälligen Patienten. Doch die Patientenstratifizierung beruht in diesen Fällen hauptsächlich auf Risikobewertung oder prognostischen Faktoren, und andere Ansätze, die die Auswahl einer Behandlung unterstützen, sind im klinischen Bereich nicht verfügbar", erklärt Massimo Bocchi, der Geschäftsführer von Cellply. Für Bocchi liegt die Lösung in der Ex-vivo- und In-vivo-Analyse der Reaktion auf Wirkstoffe, um Daten auf einer neuen Ebene zu gewinnen, die eher auf dem Phänotyp als auf dem Genotyp basiert. Letzterer ist für Arzneimittel und Chemotherapien der neuen Generation maßgeblich und ermöglicht es, zu untersuchen, wie sich die Dosierung oder die Kombination mehrerer Medikamente auf den Behandlungserfolg auswirkt. Und während ein solcher Ansatz bereits mit begrenztem Erfolg verfolgt wurde, erlauben die jüngsten Fortschritte im Bereich der Biowissenschaften, effektive Testverfahren zu entwickeln, die molekulare Ansätze in manchen Fällen sogar übertreffen. Nach Kombination dieser beiden Herangehensweisen erhofft sich Bocchi nun, dass sein Unternehmen über einen erfolgreichen Hybridansatz verfügt. Ein bahnbrechendes Lab-on-a-Chip-Gerät "Cellply entwickelt das erste vollautomatische Diagnosesystem, mit dem die Reaktionen frischer Tumorproben auf Krebsmedikamente in einer klinischen Umgebung beurteilt werden soll", legt Andrea Faenza, die technische Leiterin von Cellply enthusiastisch dar. Mit dem System können Arzneimitteltest in einer klinischen Umgebung nur wenige Stunden nach Entnahme der Tumorprobe durchgeführt werden. So werden Veränderungen der Zellfunktion vermieden, die sich nach der Entnahme mit der Zeit verstärken. Das Ergebnis liegt nach 24 bis 48 Stunden vor. "Durch Integration eines gesamten Laborverfahrens auf einem Lab-on-a-Chip-Gerät können wir mit nur einer Biopsie drei bis vier Medikamente oder Medikamentenkombinationen sowie verschiedene Dosierungen gleichzeitig testen. Des Weiteren werden die Probenvorbereitung und die Analyseverfahren durch den automatischen Lab-on-a-Chip-Prozess vereinheitlicht, sodass die Einschränkungen anderer laborbasierter Assays zur Arzneistoffprüfung überwunden werden, die schwer miteinander vergleichbar sind und kaum als Referenz für ein mögliches Diagnoseverfahren herangezogen werden können", sagt Faenza. Dank der Finanzierung unter dem KMU-Instrument konnte das Unternehmen eine vorläufige Analyse dazu anstellen, wie sich unser Ansatz auf das Gesundheitssystem und die pharmazeutische Industrie auswirken wird. Das Team tauschte sich mit Hämato-Onkologen, Labortechnikern, Interessengruppen aus der Pharmaindustrie und erfahrenen Unternehmern aus, um deren Anforderungen zu ermitteln. Anschließend konnte das Geschäftsmodell und die Vermarktungsstrategie von Cellply entsprechend angepasst werden, wobei die Anwendung des Systems sowohl für Anwendungen der individualisierten Medizin als auch zur Unterstützung pharmazeutischer Unternehmen bei der Entwicklung neuer Krebsmedikamente geplant wurde. "Wir stellen fest, dass Klinikärzte – insbesondere in klinischen Situationen, in denen Chemotherapie angewandt wird – ihre Entscheidungen auf neue individualisierte Tests stützen müssen, die zeigen, welche Behandlungsmöglichkeiten für den jeweiligen Patienten die höheren Erfolgsaussichten verspricht", erklärt Laura Rocchi, die biologische Leiterin bei Cellply. "Pharmazeutische Unternehmen können von diesem Ansatz wiederum beim Entwurf besserer klinischer Prüfungen profitieren, etwa indem nicht ansprechende Patienten aus der Studie ausgenommen werden oder indem die Patienten gemäß den erwarteten Dosierungsinformationen stratifiziert werden." Mehrere Medikamentenentwickler interessierten sich offenbar auch dafür, am Ende der präklinischen Phase eine Prognose zur Wirksamkeit des Medikaments auf menschliche Proben zu erhalten, bevor sie mit den ersten Studien am Menschen fortfahren. Abschließend bestand auch Interesse an der Technologie, da mit ihr möglicherweise weitere Biomarker gefunden werden könnten, indem der Zusammenhang zwischen der Ex-vivo-Reaktion und dem Mutationsstatus analysiert wird. Was wird für Cellply der nächste Schritt sein? "Ein Prototypsystem wurde mit 10 Patienten getestet, die an akuter myeloischer Leukämie leiden, und die Reaktion der Patienten wurde in 90 % aller Fälle korrekt vorhergesagt. Der nächste Schritt sollte nun darin bestehen, die Plattform im Zeitraum 2018–2019 zu industrialisieren und mit einer ersten großen Gruppe von Patienten klinisch zu validieren, um in Europa und den USA eine regulatorische Zulassung zu erhalten. Gleichzeitig wird Cellply weiterhin mit pharmazeutischen Unternehmen zusammenarbeiten, um sie bei der Medikamentenentwicklung zu unterstützen", erklärt Bocchi.
Schlüsselbegriffe
Cellply, ONCOSMART, Krebs, Ex-vivo-Diagnostik, Biomarker, Prognose, Tumorreaktion
