3D-Modell eröffnet neue Ansatzpunkte für Therapien von Hirnmetastasen nach Brustkrebs

Forschende haben ein neuartiges 3D-Modell entwickelt, das die Umgebung von Neuronen nachbildet und zeigt, wie sich das neuronale Netzwerk durch Hirnmetastasen nach Brustkrebs verändert. Die Studie trägt zum Verständnis der Therapieresistenz von Hirnmetastasen bei Brustkrebs bei und bietet zugleich neue Ansatzpunkte für eine verbesserte Behandlung.

Hirnmetastasen bei Brustkrebs sind schwer zu behandeln und gehen mit einer schlechten Prognose einher. Eine aktuelle Studie von Forschenden des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) liefert neue Einblicke in die Frage nach den zellulären Partnern der Tumorzellen sowie deren Wechselwirkung mit dem umgebenden Hirngewebe. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Advanced Functional Materials“ veröffentlicht.

Das Team um Studienleiterin Prof. Carmen Villmann entwickelte ein 3D-Zellkulturmodell auf Basis eines speziellen Hydrogels, das wichtige Bestandteile der extrazellulären Matrix im Gehirn enthält, sowie strukturgebende Gerüste. In diese so genannten Scaffolds werden die verschiedenen Zelltypen eingebracht. Untersucht wurden HER2-positive Brustkrebszellen, die ein besonders hohes Risiko für Hirnmetastasen aufweisen.

Tumorzellen aus der Brust passen sich der neuen Umgebung im Gehirn an

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die aus der Brust stammenden Tumorzellen im Gehirn an ihre neue Umgebung anpassen und enge Kontakte zu Nervenzellen und Astrozyten ausbilden. Dabei nimmt die Aktivität der Neurone deutlich zu. Elektronenmikroskopische Analysen deuten darauf hin, dass zwischen Tumorzellen und Hirnzellen Synapsen-ähnliche Kontaktstellen entstehen, über die wachstumsfördernde Signale übertragen werden könnten.

Erst Zellkontakte unterbinden, dann die Tumorzellen töten

Auf Basis dieser Erkenntnisse eröffnen sich neue therapeutische Strategien: Künftig könnten Behandlungen darauf abzielen, zunächst diese Zellkontakte zu unterbrechen und erst anschließend die Tumorzellen gezielt zu zerstören. Das etablierte 3D-Modell eignet sich zudem für systematische Medikamententests und kann auf andere Tumorarten mit Hirnmetastasen übertragen werden.

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