Frühzeitige Detektion von Glioblastom-Rezidiven: Neue MRT-Bildgebungsmethode deckt physiologische Vorgänge auf

Sauerstoffmangel und spezielle Veränderungen in der Mikrogefäßstruktur sind bisher nicht detektierte und sehr frühzeitige Anzeichen für das Wiederauftreten eines operativ entfernten Hirntumors. Das zeigt eine jetzt veröffentliche Studie eines österreichisch-deutschen Teams unter Leitung der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems.

Dabei konnten erste Anzeichen einer Rückkehr des Glioblastoms bereits mehr als sechs Monate vor der Diagnose mit klassischen Methoden erkannt werden. Grundlage der jetzt in “Clinical Cancer Research” veröffentlichten Studie war die retrospektive Analyse spezieller Magnetresonanztomografiedaten von 56 Betroffenen.

Tatsächlich gelang es dem Team um Prof. Andreas Stadlbauer, Forscher am Zentralinstitut für medizinische Radiologie-Diagnostik des Universitätsklinikum St. Pölten (KL Krems), sehr frühe und eindeutige Hinweise auf das Wiederauftreten der Tumore (Rezidiv) zu identifizieren. „Wir konnten bereits 190 Tage vor der konventionellen MRT-Diagnose eine Veränderung der Gefäßstruktur dort im Hirngewebe feststellen, wo sich später ein wiederkehrender Hirntumor manifestierte“, erläutert er das markanteste Ergebnis der Studie.

Technisch möglich wurde diese Entdeckung durch die Messung von Biomarkern für bestimmte physiologische Werte im Hirngewebe mittels Magnetresonanztomografie (MRT). Dazu Stadlbauer: „Wir haben uns frühere MRT-Scans von Patientinnen und Patienten angeschaut, bei denen bekannt war, dass später das Glioblastom wieder auftrat. An jenen Hirnregionen, wo dies beobachtet wurde, haben wir die Veränderung der physiologischen Biomarker über einen Zeitraum von einem Jahr vor Rezidivbildung erfasst und dabei charakteristische Muster erkennen können.“

Zu diesen Mustern gehörte, dass die Gefäßdichte im Gewebe – und damit die Durchblutung – bereits 190 Tage vor der radiologischen Diagnose abnahm. Damit einher ging auch ein zunehmender Sauerstoffmangel (Hypoxie), der ebenfalls mittels MRT messbar war.

120 Tage vor der radiologischen Diagnose führte das zur Neubildung kleinster Gefäßstrukturen, und die Gefäßdichte nahm nun zu. Das führte einen Monat später wieder zu einer Zunahme der Sauerstoffversorgung.

„Wir konnten hier zwei unterschiedliche Phasen in der Manifestation eines wiederkehrenden Glioblastoms identifizieren”, erläutert Stadlbauer die Beobachtungen. „Infiltrierende Tumorzellen, die in der Vorbehandlung nicht abgetötet wurden, rekrutieren bestehende Mikroblutgefäße zur Sicherung ihrer eigenen Versorgung, schwächen und zerstören diese aber dadurch. Das beobachteten wir als Abnahme der Gefäßdichte. Die damit einhergehende Abnahme der Sauerstoffversorgung und verursachte Gewebshypoxie regte die Neubildung von Mikrogefäßen an, was – mit einer Verzögerung von 30 Tagen – zur Wiederherstellung der Blutversorgung und zu einer besseren Sauerstoff- und Nährstoffversorgung führte, die wiederum für das aggressive Tumorwachstum entscheidend ist.“

Insgesamt liefern die erstmals in Patienten gemachten Beobachtungen eine solide Grundlage für die Entwicklung einer auf MRT basierenden frühzeitigen Diagnosemethode für wiederkehrende Glioblastome. Für Stadlbauer eine reizvolle Aufgabe, die aber noch umfangreicher Arbeiten bedarf.

„Denn“, so erläutert er, „dies war eine retrospektive Studie, bei der ausschließlich MRT-Bilder von Betroffenen mit wiederaufgetretenen Tumoren ausgewertet wurden.“ Im Zuge der Entwicklung belastbarer Diagnosemethoden sollten die gewonnenen Erkenntnisse nun in einer prospektiven Studie getestet werden, bei der das Wiederauftreten anhand der gemachten Beobachtungen vorhergesagt werden soll.

Publikation: Tissue hypoxia and alterations in microvascular architecture predict glioblastoma recurrence in humans. A. Stadlbauer, T. M. Kinfe, I. Eyüpoglu, M. Zimmermann, M. Kitzwoegerer, K. Podar, M. Buchfelder, G. Heinz, S. Oberndorfer & F. Marhold. Clinical Cancer Research. doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-20-3580