Therapie- und Metastasierungsmodelle

© Foto Fraunhofer ITEM

Das Konzept der personalisierten Tumortherapie basiert auf dem maßgeschneiderten Einsatz spezifischer Wirkstoffe zur Behandlung einer individuellen Krebserkrankung. Große Vorteile für die Entwicklung solcher Strategien bietet – neben ausführlichem Wissen über die molekularen Eigenschaften der Tumorerkrankung – auch die Verwendung von Zellmodellen, welche die tatsächlichen Zielzellen individueller Therapien repräsentieren.

Solche Zellmodelle werden benötigt, um neue Medikamente zu testen und um die Biologie spezifischer Tumorzellpopulationen zu untersuchen. Bereits gestreute Tumorzellen, wie disseminierte Tumorzellen (DTC), die Vorläuferzellen von Metastasen, und im Blut zirkulierende Tumorzellen (CTC), stellen wichtige Zielzellen für spezifische Therapieansätze in metastasierten Patienten dar.

Aufgrund der sehr geringen Anzahl von DTC bzw. CTC und der damit verbundenen Problematik ihrer Detektion und Anreicherung ist es zurzeit beinahe unmöglich, diese Zellen zu expandieren und dadurch repräsentative Modelle für eine Medikamententestung zu etablieren. Die Verwendung von auf diesen seltenen Zellen basierenden Zellmodellen ermöglicht es, das Verständnis des Metastasierungsprozesses zu vertiefen sowie neue Medikamente besser testen zu können.

Unsere Expertise

Präklinische In-vitro-/In-vivo-Modelle sind essenziell für die Entwicklung von Krebsmedikamenten. Allerdings zeigt sich mehr und mehr, dass Zellmodelle, welche auf Primärtumoren basieren, nur unzureichende Informationen zur Behandlung bereits gestreuter Tumorzellen liefern. DTC und CTC hingegen stellen die Zielzellen solcher Therapien dar. Das Fraunhofer ITEM in Regensburg entwickelt Verfahren zur Expansion seltener Zellen und hat bereits erste In-vitro-/In-vivo-Modelle basierend auf DTC bzw. CTC etabliert. Wir nutzen diese Modelle, um ein besseres funktionelles Verständnis der Biologie sowie des Therapieansprechens von DTC und CTC zu gewinnen.

Methoden und Verfahren

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DTC und CTC sind sehr seltene Tumorzellen, welche im Knochenmark und/oder Lymphknoten bzw. im Blut von Krebspatienten gefunden werden können. Um diese seltenen Zellen lebend zu isolieren und zu vervielfältigen, müssen zahlreiche Hürden überwunden werden. In einem ersten Schritt werden die wenigen Tumorzellen von den gesunden Zellen des Gewebes getrennt. Dazu müssen die Tumorzellen einen phänotypischen Unterschied (z. B. Oberflächenmarker oder Zellgröße) zu den gesunden Zellen aufweisen. In einem zweiten Schritt erfolgt dann die Kultivierung der Tumorzellen unter sehr spezifischen Kultivierungsbedingungen (in vitro und/oder in vivo), die ein uneingeschränktes Wachstum der DTC und CTC ermöglichen.

In beiden Schritten stellen sowohl die phänotypischen Unterschiede zwischen Tumor- und gesunden Zellen als auch die sehr stark variierenden Wachstumsbedingungen bei verschiedenen Tumorerkrankungen eine Herausforderung dar. Wir beschäftigen uns daher insbesondere damit, maßgeschneiderte Protokolle zur Expansion von DTC und CTC verschiedener Ursprungsorgane zu erstellen. Zudem verwenden wir die expandierten Zellen, um präklinische Modelle (in vitro/in vivo) zu etablieren, in denen wir spezifische Bedingungen des Herkunftsgewebes der Tumorzellen imitieren (z. B. humane Immunzellen). Solche Modelle ermöglichen es uns, das Therapieansprechen dieser Zellen im Patienten nachzustellen.