Eine bessere Behandlungsmethode für Hirnmetastasen
Die Behandlung von Krebs wird kontinuierlich weiterentwickelt, was zu besseren Ergebnissen, höheren Überlebensraten und einer besseren Lebensqualität für Patientinnen und Patienten führt. Ein Bereich, der die Onkologie jedoch weiterhin vor Herausforderungen stellt, sind Hirnmetastasen, die von Melanomen, Brust- und Lungenkrebs ausgehen. „Diese sekundären Hirntumoren sind aufgrund der einzigartigen Barrieren der Mikroumgebung des Gehirns und der begrenzten Vorhersagbarkeit von Standard-2D-Modellen bekanntermaßen schwer behandelbar“, erklärt Ronit Satchi-Fainaro(öffnet in neuem Fenster), Professorin für Krebsforschung und Nanomedizin an der Universität Tel Aviv(öffnet in neuem Fenster). 3DBrainStrom(öffnet in neuem Fenster) stellt sich dieser Herausforderung. Das EU-finanzierte Projekt entwickelt physiologisch relevante präklinische 3D-Modelle sowie fortschrittliche Nanomedikamente, die die biologischen Hürden der metastasierenden Nische im Gehirn überwinden sollen. „Durch die Bereitstellung physiologisch relevanter Plattformen, die menschliche Erkrankungen besser widerspiegeln, möchten wir genauere Arzneimitteltests und die Entdeckung von Biomarkern ermöglichen, den Bedarf an Tierversuchen reduzieren und die Grundlage für eine effektive, patientenorientierte Behandlung von Hirnmetastasen schaffen“, ergänzt Satchi-Fainaro, die als Projektkoordinatorin fungiert. Das Projektteam wurde vom Europäischen Forschungsrat, ERC(öffnet in neuem Fenster) unterstützt.
Die Architektur und Dynamik von Hirnmetastasen nachbilden
Mithilfe modernster 3D-Bioprinting-Verfahren, organotypischer Hirnkulturen und mikrofluidischer Tumor-on-a-Chip-Plattformen gelang es im Rahmen des Projekts, die Architektur und Dynamik von Hirnmetastasen originalgetreuer nachzubilden als mit herkömmlichen 2D-Systemen. Anhand dieser Modelle konnten die Forschenden untersuchen, wie Tumore mit Blutgefäßen, Immunzellen und Gliazellen interagieren. Sie entdeckten neue molekulare Schwachstellen in Hirnmetastasen, darunter die metabolische Rolle der p53-SCD1-Achse („Nature Genetics“ 2025) und den immunmodulierenden CCL2/CCR2-Signalweg („JCII“ 2022, „Brain“ 2025, „ADDR“ 2024). „Diese Entdeckung könnte es uns ermöglichen, bereits vorhandene Medikamente, die auf diese Signalwege abzielen, für die Behandlung von Hirnmetastasen wiederzuverwenden“, erklärt Satchi-Fainaro.
Einsatz von Nanopartikeln zur gezielten Verabreichung von Medikamenten an Hirntumore
Das Projekt demonstrierte auch die Validierung strahlungsinduzierter vaskulärer Zielstrukturen für die verbesserte Abgabe von polymerbasierten Nanopartikeln (NP), die in der Lage sind, Medikamente selektiv an Hirntumore abzugeben. Laut Satchi-Fainaro führte diese Arbeit zur Entwicklung von NP mit zwei Wirkstoffen und einem bildgesteuerten Therapiesystem. Beide haben sich in präklinischen Modellen für Hirnmetastasen als hochwirksam erwiesen. „Diese therapeutischen Verfahren konnten die Blut-Hirn-Schranke überwinden und Tumore in Tiermodellen präzise bekämpfen“, erklärt sie.
Eine unheilbare Diagnose in eine behandelbare chronische Erkrankung umwandeln
Diese Erkenntnisse stellen zusammen mit den im Rahmen des Projekts entwickelten präzisen Nanomedikamenten einen bedeutenden Schritt in Richtung einer wirksameren, gezielteren und personalisierten Behandlung von Hirnmetastasen dar. „Ich bin überzeugt, dass unsere Arbeit dazu beitragen wird, Hirnmetastasen von einer tödlichen Diagnose in eine behandelbare chronische Erkrankung umzuwandeln – und damit letztlich die Überlebensrate und Lebensqualität von Patienten mit diesen verheerenden Krebserkrankungen zu verbessern“, schließt Satchi-Fainaro. Die Projektarbeit hat nicht nur die Grundlage für eine klinische Studie mit achtzig Patientinnen und Patienten zur Validierung der 3D-Plattform geschaffen, sondern auch den Weg für weitere Forschungsarbeiten geebnet, darunter das Projekt ImmuNovation, das im Rahmen der ERC-Finanzhilfe Proof of Concept(öffnet in neuem Fenster) finanziert wurde, und das vom Europäischen Innovationsrat(öffnet in neuem Fenster) (EIC) finanzierte Projekt TIMNano, die beide dazu beitragen werden, die Arbeit von 3DBrainStrom in ein präzises Onkologie-Instrumentarium umzusetzen.
