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10. April 2013

Pankreastumor-Forschung an Hühnereiern statt an Mäusen

Wissenschaftler der Chirurgischen Universitätsklinik Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums entwickeln eine Methode zur Erforschung aggressiver Tumoren der Bauchspeicheldrüse, die ohne Tierversuche auskommt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt in den kommenden drei Jahren mit 550.000 Euro.

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Wer untersuchen will, welche Eigenschaften Bauchspeicheldrüsenkrebs hat und wie der Tumor auf Therapien anspricht, kommt derzeit nicht ohne Tierversuche mit Mäusen oder Ratten aus. Eine Alternative erforschen aktuell Wissenschaftler der Chirurgischen Universitätsklinik Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ). Vorarbeiten der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Ingrid Herr haben gezeigt, dass Pankreastumoren auch auf bebrüteten Hühnereiern heranwachsen. Nun wollen sie dieses Verfahren weiter ausarbeiten und Methoden entwickeln, um z.B. am Ei Tumorstammzellen zu charakterisieren und die Wirksamkeit von Medikamenten zu testen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das wegweisende Projekt in den kommenden drei Jahren mit insgesamt 550.000 Euro.

Rund 13.000 Menschen erkranken jährlich in Deutschland an einem Pankreaskarzinom, einem äußerst aggressiven Tumor der Bauchspeicheldrüse. Häufig wird die Erkrankung erst spät bemerkt und nur wenige Patienten überleben die Diagnose länger als ein Jahr. Das Pankreaskarzinom breitet sich aggressiv aus, setzt Absiedlungen in anderen Organen und ist gegenüber gängigen Therapien weitgehend unempfindlich. Verantwortlich dafür sind vermutlich sogenannte Krebsstammzellen, die gegen gängige Medikamente und Bestrahlung resistent sind. Ziel neuer Behandlungsansätze ist es, diese Krebsstammzellen zu zerstören.

Für Therapiestudien ist durchblutetes Tumorgewebe unerlässlich

Ob ein Tumor einen hohen Anteil Krebsstammzellen enthält und auf welche Medikamente er am besten anspricht, sind wichtige Informationen für die weitere Therapieplanung nach der operativen Entfernung des Tumors. Bisher werden diese Fragen geklärt, indem ein kleines Gewebestück des Patiententumors unter die Haut von Mäusen transplantiert wird. Die besonders aggressiven Tumorstammzellen wachsen dort zu kleineren Versionen des Patiententumors heran. An ihnen können mögliche Therapien ausprobiert werden. "Leider sind diese Untersuchungen im durchbluteten Tumorgewebe unerlässlich, um geeignete Therapien für die Patienten zu finden. Wir können daher nicht auf Zellkulturen ausweichen", bedauert Prof. Dr. Ingrid Herr, Leiterin der Arbeitsgruppe Molekulare OnkoChirurgie, einer Kooperation der Chirurgischen Universitätsklinik (Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. Markus W. Büchler) und des DKFZ.

Die Therapieexperimente sind für die Mäuse jedoch schmerzhaft: Sie müssen Injektionen, die Auswirkungen des wachsenden Tumors sowie die Therapie ertragen und werden anschließend getötet. Neben der ethischen Problematik sind Tierversuche teuer und aufwendig. Ein Therapieversuch mit rund 50 speziell gezüchteten Mäusen kostet 7.000 Euro, die Versuche müssen zeitintensiv beantragt, Mitarbeiter geschult, die Tiere versorgt und geeignete Räume eingerichtet werden.

Kleine Pankreastumoren wachsen auf äußerer Haut bebrüteter Hühnereier

"Die Tumoren auf bebrüteten Hühnereiern zu erforschen, könnte eine ethisch besser vertretbare, wesentlich preiswertere und zeitsparendere Alternative zu Mausversuchen bieten", so Herr. Statt unter die Haut von Mäusen werden Tumorzellen des Patienten auf die Lederhaut bebrüteter Hühnereier transplantiert, nachdem ein kleiner Teil der Schale vorsichtig entfernt wurde. Diese Haut kleidet das Ei von innen aus und ist gut durchblutet. Die veterinärmedizinische Doktorandin Ewa Aleksandrowicz aus der Arbeitsgruppe von Professor Herr und Stipendiatin der Heidelberger Stiftung Chirurgie zeigte, dass Zellen des Pankreaskarzinoms dort - wie unter der Haut von Mäusen - zu mit Gefäßen durchzogenen Kopien der Patiententumoren heranwachsen und sogar Metastasen bilden können. Das Gefäßsystem des Hühnerembryos versorgt den Tumor mit allem, was er benötigt; zudem wird das artfremde Gewebe nicht abgestoßen.

Da die Lederhaut keine Nerven enthält, sind die Transplantation und das Tumorwachstum nicht schmerzhaft für die Embryonen; die heranwachsenden Küken selbst werden von den Tumoren nicht befallen. Zudem sind die verwendeten Bruteier sehr preiswert. Ein Nachteil dieses Systems ist die kurze Zeitspanne, die für Versuche zur Verfügung steht: Am 18. Tag ihrer Entwicklung, drei Tage vor dem Schlüpfen, werden die Embryonen im Ei eingeschläfert. Der wachsende Tumor muss dann - wenn es der Test erfordert - auf ein neues Ei weitertranpslantiert werden. "Mit diesem Modell können wir schmerzhafte Versuche an Mäusen vermeiden, das Töten - wenn auch von unvollständig entwickelten Embryonen - leider bisher noch nicht", so Herr.

In den kommenden drei Jahren wollen die Heidelberger Wissenschaftler dieses Tumormodell für das Pankreaskarzinom nun so weit ausarbeiten, dass daran standardisierte Therapiestudien durchgeführt und bestimmte Marker für Tumorstammzellen nachgewiesen werden können. „Wir wollen herausfinden, welche Möglichkeiten dieses Modell bietet, wo seine Grenzen sind und ob es in Zukunft die klassischen Versuche mit Mäusen eventuell vollständig ersetzen kann“, so die Biologin.

Quelle: Universitätsklinikum Heidelberg
 
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