Künstliche Tumormodelle simulieren Immun-Reaktionen

Krebszellen können der Immunüberwachung entkommen und Tumoren ungehindert wachsen. Ein internationales Team hat sich dieser Herausforderung gestellt und künstliche Tumormodelle entwickelt, in denen synthetische Zellen Immunreaktionen nachahmen.

Die Forschenden vom INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken haben die Tumormodelle so gestaltet, dass sich künstliche Zellen mit echten Krebszellen zu dreidimensionalen Mini-Tumoren, sogenannten Tumoroiden, verbinden. Grundlage dieser Verbindung von lebendem und synthetischem Material ist die Fähigkeit von Zellen zur Selbstorganisation. Welche Strukturen dabei entstehen, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Das sind unter anderem die Stärke der Zelladhäsion oder die „Weichheit“ der Zelloberfläche ab.

Wie sich herausstellte sind synthetische Zellen besonders geeignet, wenn sie von einer dünnen Fettschicht umhüllt sind, ähnlich der Zellmembran natürlicher Zellen. So lassen sich künstliche Tumor-Immunumgebungen erzeugen und für Immunzellen typische Signale nachahmen. So können die Forschenden untersuchen, wie Tumoren das Immunsystem austricksen. Dabei müssen sie keine echten Immunzellen einsetzen. Die Ergebnisse hat das Team um Erstautor Nils Piernitzki in „Nature Communications“ veröffentlicht.

Mit dem Tumormodell nachvollziehen, wie Tumoren das Immunsystem täuschen

„Mit unserem Modell können wir nachvollziehen, wie Tumoren das Immunsystem täuschen und blockieren“, erläutert Dr. Oskar Staufer korrespondierender Autor. „Besonders beim Bauchspeicheldrüsenkrebs, einer sehr aggressiven Krebsart, haben wir auf diese Weise einen neuen Mechanismus entdeckt, wie der Krebs Immunzellen gezielt außer Gefecht setzt.“

Außerdem belegt die Studie, dass die Oberflächenbeschaffenheit und andere physikalische Eigenschaften der künstlichen Zellen entscheidend dafür sind, ob sich Tumormodelle korrekt ausbilden. Diese Erkenntnisse eröffnen die Möglichkeit, künstliche Tumorumgebungen künftig gezielt zu gestalten.

Nächstes Ziel: Tumorumgebung lebensecht nachahmen

Zum weiteren Vorgehen sagt Piernitzki: „Bisher haben wir uns auf einen simplen experimentellen Aufbau konzentriert, um das Potenzial des Modells abschätzen zu können. Als Nächstes wollen wir die Tumorumgebung im menschlichen Körper möglichst lebensecht nachahmen.“

Langfristig könnten die Tumormodelle nicht nur die Krebsforschung voranbringen. Sie könnten auch neue Ansätze schaffen, um „lebende“ und „nicht lebende“ Bausteine in innovativen medizinischen Materialien zu kombinieren.