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Medizin

19. Dezember 2017 Computermodell weist Weg zur effektiven Kombinationstherapien bei Darmkrebs

Wissenschaftler haben in einem neuen Computersystem die Wirkung verschiedener Therapieverfahren in Tumorproben von Darmkrebspatienten simuliert. Dabei fanden sie heraus, dass die Kombination aus einer Immuntherapie und einer zielgerichteten Therapie auf eine Wirksamkeit hinweist.
Darmkrebs ist die dritthäufigste Krebserkrankung weltweit. Bei Diagnose in einem frühen Stadium liegen die Heilungschancen zwischenzeitlich bei über 90%. In einer metastasierten Situation sind die Heilungsaussichten aber nach wie vor sehr niedrig. Behandlungen mit nur einem Wirkstoff sind dann häufig nur wenig effektiv. Für die meisten Patienten mit metastasierendem Darmkrebs ist die Chemotherapie die einzige wirksame Option. Da die Chemotherapie eine fortgeschrittene Tumorerkrankung aber nur für einen begrenzten Zeitraum unter Kontrolle halten kann, hat die Suche nach besseren Behandlungsmöglichkeiten hohe Priorität. Neue Therapien wie Immuntherapien werden derzeit intensiv erforscht. Allerdings finden sie bei Patienten mit Darmkrebs bislang noch wenig Anwendung. In den letzten Jahren haben daher Kombinationsbehandlungen an Bedeutung gewonnen. Sie umfassen zwei oder mehrere therapeutische Mittel mit unterschiedlichen Mechanismen. "Wir gehen davon aus, dass Kombinationstherapien notwendig sind, um den Nutzen neuer Medikamente einschließlich Immuntherapeutika voll auszuschöpfen", sagt Niels Halama, Oberarzt und Gruppenleiter in der Abteilung Medizinische Onkologie am NCT Heidelberg und Wissenschaftler im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK) am DKFZ.

Wirkstoffkombinationen sind jedoch sehr komplex und oft ist unklar, welche Kombination für welchen Patienten geeignet ist. Zudem erhöht die Suche nach der richtigen Kombination massiv die Zahl der erforderlichen präklinischen und klinischen Studien. "Um zum Beispiel zehn neue Medikamente für eine Einzelwirkstoffbehandlung zu testen, sind zehn klinische Studien erforderlich. Um alle dualen Kombinationen von zehn Medikamenten zu überprüfen, wären theoretisch 45 klinische Studien erforderlich", berichtet Halama.

Eine alternative Lösung bietet nun das neu entwickelte Computersystem der Heidelberger Forscher. "Wir können damit die Verteilung der Immunzellen und der Tumorzellen im Gewebe nachbauen und so eine virtuelle Tumormikroumgebung schaffen", erklärt Jakob Nikolas Kather, Erstautor der Publikation und Mitarbeiter in der Medizinischen Onkologie am NCT Heidelberg und DKFZ. Basis für die Simulation waren die histologischen Daten von insgesamt 224 Darmkrebspatienten aus einer amerikanischen Studie und 37 Patientenproben aus der NCT-Biobank. Darüber hinaus wurden auch Ergebnisse von Zellkulturexperimenten aus dem Labor in das System eingearbeitet.

Die Analyse aller Daten ergab schließlich vier verschiedene Szenarien, wie das Zellmilieu aus Krebszellen, Immunzellen und Bindegewebszellen im Patienten aussehen kann. Anhand des Computermodells konnten die Forscher die Wirkung einzelner Therapien auf die vier Szenarien simulieren und untersuchen, wie sich das Wachstum der Krebszellen durch die Behandlungen verändern könnte.

Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, dass die Kombination einer Immuntherapie und einer zielgerichteten Therapie das effektivste Ergebnis bei der Bekämpfung der Tumorzellen zeigte. Die zielgerichtete Therapie machte die Bindegewebszellen um den Tumor durchlässig, sodass die Immunzellen die Krebszellen im Computermodell angreifen konnten. Bei der identifizierten Kombination handelt es sich um zwei Behandlungstypen, die bei metastasiertem Darmkrebs bisher nicht in dieser Weise angewendet werden.

Bemerkenswert war, dass die Behandlung nur in Kombination funktionierte. Die Anwendung von nur einer der Behandlungen konnte dagegen sogar das Tumorwachstum in der Modellsituation begünstigen. "Wie jedes Modell ist auch unser Modell keine Kopie der Wirklichkeit. Aber es gibt uns in kurzer Zeit wichtige Hinweise darauf, welche Therapien wie wirken könnten", erklärt Kather. "Digitale Simulationen der Tumormikroumgebung werden eines Tages unsere Therapieentscheidungen unterstützen", sagt Dirk Jäger, Direktor des NCT Heidelberg und Leiter der Abteilung Medizinische Onkologie. Weitere Computeranalysen sollen nun neue mögliche Kombinationen identifizieren, die anschließend in klinischen Studien überprüft werden sollen.

Quelle: Nationales Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg

Literatur:

Kather JN, Poleszczuk J, Suarez-Carmona M, Krisam J et al.
In Silico Modeling of Immunotherapy and Stroma-Targeting Therapies in Human Colorectal Cancer.
Cancer Research 77(22):6442-6452, doi: 10.1158/0008-5472.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28923860


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