Pankreaskarzinom: Gemeinschaftsprojekt im Kampf gegen Krebs

Forschende der Universität Regensburg und Ärzte des Uniklinikum Regensburg entwickeln ein neuartiges Screening-Tool zur Verbesserung von Tumorbehandlungen.

Jedes Jahr erkranken nach Angaben des RobertKoch-Institutes etwa 19.000 Menschen an einem Pankreaskarzinom. Die Fünfjahresüberlebensrate beträgt nur acht bis zehn Prozent, somit ist der Bauchspeicheldrüsenkrebs die vierthäufigste Todesursache unter allen Krebsarten. Aus diesem Grund ist es wichtig, durch Forschung neue Erkenntnisse zu erhalten, um dadurch neue Therapiemethoden entwickeln zu können.

Besonders das metastasierte Pankreaskarzinom wird als nicht heilbar angesehen. In diesem Fall hat der Tumor bereits Zellen in das Blut abgegeben, die an anderer Stelle im Körper Metastasen bilden können. Eine schnelle Diagnostik und ein schneller Therapiebeginn sind hier äußerst wichtig. Nach der operativen Entfernung des Tumors erhalten Patienten eine adjuvante Chemotherapie, um noch im Körper befindliche Tumorzellen zu vernichten. Dennoch entwickelt das Pankreaskarzinom häufig eine Resistenz gegenüber der Behandlung. Daneben gibt es auch zielgerichtete, personalisierte Therapieverfahren, die wichtige Signalwege des Tumors beeinflussen. Trotz der unterschiedlichen Therapiemethoden gab es innerhalb der vergangenen 30 Jahre keinen signifikanten Durchbruch bei der Therapie des Pankreaskarzinoms.

Die Arbeitsgruppen von Prof. Silke Härteis (Lehrstuhl für Molekulare und Zelluläre Anatomie, Universität Regensburg), Prof. Thiha Aung (Lehrstuhl für Molekulare und Zelluläre Anatomie, Universität Regensburg; Technische Hochschule Deggendorf), Prof. Christoph Brochhausen-Delius (ehemals Institut für Pathologie der Universität Regensburg, jetzt Direktor des Pathologischen Institutes am Universitätsklinikum Mannheim) und Prof. Christina Hackl (Klinik und Poliklinik für Chirurgie, Universitätsklinikum Regensburg) widmen sich diesem wichtigen Thema in einem Forschungsprojekt, welches im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi; Projektform FuE-Kooperationsprojekte; AiF Projekt GmbH) mit einer drei Viertel Million Euro gefördert wird.

In dem Projekt wird ein neuartiges Screening-Tool entwickelt: eine Drug-Screening-Plattform. Damit wird es zu jedem Behandlungszeitraum möglich sein, die Wirkung der Therapeutika auf die Tumore zu ermitteln, um anschließend die bestmögliche Therapie durchführen zu können. Hierfür haben sich die Wissenschaftler aus Universität und Klinikum mit weiteren Kooperationspartnern aus Klinik und Industrie zusammengeschlossen, um verschiedene innovative Methoden zu kombinieren.

Zur Gewinnung der Proben für das Projekt, werden am Universitätsklinikum Regensburg Patienten bei der Aufklärung über die geplante Behandlung und über die Möglichkeit an der Studie teilzunehmen informiert. Hackl koordiniert den studienbezogenen Ablauf innerhalb der chirurgischen Abteilung. Stimmt ein Patient der Teilnahme zu, können Blut- und Tumorproben, die nicht für diagnostische Zwecke benötigt werden, sofort im Anschluss an die präoperative beziehungsweise operative Entnahme zum Projektpartner gebracht werden.

Aus dem Blut von Patienten wird beim Projektpartner simfo GmbH aus Bayreuth die Subpopulation der Tumorzellen isoliert, um aus den Zellen Tumorsphären (kugelartig Zellkolonien) wachsen zu lassen. Die Firma simfo GmbH besitzt bereits eine jahrelange Erfahrung in der morphologischen, molekularbiologischen und funktionellen Charakterisierung von ins Blut abgegebenen Zellen aus soliden epithelialen Tumoren.

In der Arbeitsgruppe von Härteis und Aung werden die erhaltenen Tumorsphären und das Primärmaterial des Pankreastumors dann mittels Chorion-Allantois-Membran-Modell (CAM-Modell) kultiviert. Die Tumorsphären und das Tumorgewebe werden als „Patient-derived Xenografts“ (PDX) auf der CAM-Membran gezüchtet, welche die Tumorzellen und das Tumorgewebe wie eine Placenta ernähren.

Durch den Versuchsaufbau kann das Tumorwachstum zu jeder Zeit bewertet werden. So können die Wirksamkeit und Selektivität von etablierten und auch neuen Therapeutika auf das Wachstum der Tumorzellen sowie auf Angiogeneseprozesse (Bildung neuer Blutgefäße) und das Einwachsen des Tumors in das umliegende Gewebe direkt analysiert werden. Auch Resistenzen auf Therapeutika können auf diesem Weg erkannt werden.

Die exakte Charakterisierung des Tumorgewebes und der Tumorzellen findet zu einem Teil im Institut für Pathologie in der Arbeitsgruppe von Brochhausen-Delius durch strukturelle und ultrastrukturelle Analysen statt. Dort werden mit den Tumorsphären und dem Tumorgewebe histologische, immunhistologische und elektronenmikroskopische Untersuchungen durchgeführt. Dafür werden mit den unterschiedlichen Proben aus dem CAM Modell Schnittpräparate erstellt. Die Proben werden mit dem M8-Mikroskop (PreciPoint GmbH) gescannt, um Übersichtsaufnahmen der Schnittpräparate (Whole Slide Images [WSI]) für die Analysen herzustellen. Mithilfe von Serienschnitten kann zudem eine 3-D-Rekonstruktion der immunhistologisch angefärbten Blutgefäße durchgeführt werden, um das Gefäßsystem und dessen Verzweigungen genauer darzustellen. Durch die Analysen können schließlich Aussagen über funktionale Moleküle, Wachstum des Tumors und der Blutgefäße getroffen werden, um so ein tieferes Verständnis über die Blutversorgung des Tumors und seines Aufbaus, auch im Vergleich zu metastasierten Tumoren, zu erhalten.

Ein weiterer Teil der histologischen und molekularbiologischen Analysen findet in Hackls Labor statt, die auch eine quantitative Auswertung der Proliferationsfähigkeit, Angioinvasion, Gewebeinvasion und dem Ansprechen auf die Chemotherapie durchführt. Parallel dazu erfolgt durch Hackl die kontinuierliche Nachsorge der Patienten im Rahmen der chirurgisch-onkologischen Sprechstunde sowie die Korrelation des klinischen Verlaufs mit den durch das Projekt erhobenen Tumorcharakteristika.

Der Industriepartner PreciPoint GmbH aus Freising wird eine Online-Plattform schaffen und ermöglicht dadurch die virtuelle Vernetzung der Chirurgie, Labormedizin, Anatomie, Pathologie und der Grundlagenforschung. Mithilfe der Plattform können die Metadaten, Befunddaten und Bilddaten direkt geteilt werden und die unterschiedlichen Abteilungen dadurch schnell und effektiv zusammenarbeiten. Mit der Entwicklung neuer Algorithmen werden strukturelle Analysen der Daten und das Wirkstoffscreening der Proben mit bestimmten Charakteristika ermöglicht. Eine weitere Neuerung wird eine Kombination aus Hellfeld- und fluoreszenzbasierter Mikroskopie sein, um die Darstellung der Bilder und die Ansicht zwischen unterschiedlichen Aufnahmemodi zu erleichtern.

Ziel der Drug-Screening-Plattform ist es schließlich, innerhalb eines für den betroffenen Patienten sehr kurzen Zeitraums die beste Therapieoption mit den geringsten Nebenwirkungen zu ermitteln, um die Behandlung von Pankreas-Karzinomen und letztlich auch weiteren Tumoren in Zukunft zu verbessern.