Blutbasierter Chip kann erkennen, ob Behandlung von Lungenkrebs funktioniert

Laut einer Studie der University of Michigan (USA) können Ärzte mithilfe eines blutbasierten Chips Krebszellen im Blut eines Patienten überwachen, um festzustellen, wie gut eine Behandlung bis zur vierten Woche wirkt.

„Derzeit dauert es normalerweise Wochen bis Monate, bis wir die Wirksamkeit der Krebsbehandlung vollständig beurteilen können“, sagte Shruti Jolly, Professorin für Radioonkologie, stellvertretende Vorsitzende der Gemeinschaftspraxis an der University of Michigan und Mitautorin der Studie.

„Mit diesem Chip können wir jedoch möglicherweise eine langwierige, ineffektive Therapie umgehen und schnell auf Alternativen umsteigen und so Patienten vor unnötigen Nebenwirkungen bewahren. Diese Technik hat das Potenzial, die Krebsdiagnostik von einer verzögerten Einzelbeurteilung zu einer kontinuierliche Überwachung zu verschieben und die Bereitstellung einer personalisierten Krebsbehandlung zu erleichtern.“

Heutzutage verwenden Ärzte CT-Scans, um festzustellen, ob ein Tumor schrumpft oder wächst, aber nur große Größenveränderungen sind leicht zu erkennen. Tumorbiopsien liefern genauere Informationen, können aber nicht häufig genug durchgeführt werden, um regelmäßige Updates zu erhalten.

Aus diesem Grund greifen viele Ärzte auf Flüssigbiopsien oder Tests zurück, die im Blut des Patienten nach Anzeichen von Krebs suchen. Blutproben können häufig entnommen werden, sie sind jedoch nur dann sinnvoll, wenn die Zellen in ausreichender Menge vorhanden sind, damit biomedizinische Instrumente sie erkennen können.

Ein besonderes Problem ist Lungenkrebs. Von der FDA zugelassene Instrumente zum Nachweis von Krebszellen in Blutproben haben sich für die Überwachung von Lungenkrebsbehandlungen als unwirksam erwiesen – wahrscheinlich, weil sie auf ein einzelnes Protein auf der Zelloberfläche abzielten, das bei Lungenkrebs seltener vorkommt, meinen die Forscher.

„Wir suchten nach empfindlicheren Krebsmarkern, mit denen wir Behandlungen genau überwachen können“, sagte Sunitha Nagrath, Professorin für chemische und biomedizinische Technik und eine der korrespondierenden Autoren der Studie.

„In einigen Fällen spricht nur etwa die Hälfte der Krebspatienten auf die Behandlungen an, während der Rest schlechte Ergebnisse erzielt. Behandlungen können auch teuer sein und bei einigen Patienten Nebenwirkungen hervorrufen, daher ist es für Ärzte wichtig, frühzeitig zu wissen, ob eine Behandlung durchgeführt, ob sie wirksam ist – oder ob es ihnen mit einer anderen Behandlung besser gehen könnte.“

Der von Nagraths Team entwickelte „GO-Chip“, der erstmals 2013 vorgestellt wurde, war dort erfolgreich, wo andere scheiterten. Er fängt Krebszellen wie Fliegenpapier Fliegen. Doch anders als Fliegenpapier fängt der Chip nur sein Ziel. Antikörper, die auf mikroskopisch dünnen Graphenoxidschichten im Chip angebracht sind – die dem Gerät seinen Namen geben – erkennen eine Vielzahl krebsspezifischer Proteinmarker, die auf der Oberfläche von Krebszellen zu finden sind.

Während das Blut durch Kanäle im Chip gedrückt wird, fangen die Antikörper Zellen ein und konzentrieren sich schließlich so stark, dass sie mit ihnen arbeiten können. Wenn die Zellen fixiert sind, können die Forscher sie nicht nur zählen, sondern auch bestätigen, dass sie tatsächlich krebsartig sind, und feststellen, wie sich die Biochemie der Zellen zwischen Patienten und Behandlungsstadien unterscheidet.

Um zu testen, ob der GO-Chip Lungenkrebsbehandlungen überwachen kann, sammelten die Forscher damit Krebszellen aus dem Blut von 26 Patienten, die sowohl Chemotherapie als auch Immuntherapie gegen Lungenkrebs im Stadium 3 erhielten. Die Forscher nahmen Proben vor der Krebsbehandlung und nach der ersten, vierten, zehnten, 18. und 30. Behandlungswoche der Patienten.

Ihr Experiment ergab, dass es wahrscheinlicher ist, dass der Krebs nach der Behandlung bestehen bleibt, wenn die Anzahl der Krebszellen im Blut eines Patienten bis zur vierten Behandlungswoche nicht um mindestens 75 % abnimmt.

Die Studie zeigte auch, dass Krebszellen von Patienten, deren Krebs nicht auf die Behandlung ansprach, aktivierte Gene aufwiesen, die den Krebs möglicherweise widerstandsfähig gemacht haben. Diese Gene könnten gute Ziele für zukünftige Krebstherapien sein, es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um diese Idee zu testen.