Forscher bekämpfen mit 3D-Druck Gehirntumore

Forscher der Tel Aviv University (TAU) haben erstmals einen Glioblastom-Tumor aus Patientenzellen 3D-gedruckt. Dies könnte eine Verbesserung der Behandlung von Hirntumoren ermöglichen.

Das TAU-Team hat ein voll funktionsfähiges 3D-Modell eines Glioblastom-Tumors durch 3D-Bioprinting von Krebsgewebe und den umgebenden Geweben erstellt. Das personalisierte Modell ermöglicht es den Forschern, die Wirksamkeit neuer Medikamente in einer Umgebung zu testen, die den Tumor und das Gehirn eines einzelnen Patienten genau nachahmt, und hat das Potenzial, die Entwicklung neuer Medikamente gegen Hirnkrebs erheblich zu beschleunigen.

Das Glioblastom ist einer der häufigsten Formen von Hirntumoren und ist äußerst aggressiv. Der Tumor breitet sich sowohl schnell als auch unvorhersehbar aus. Dadurch sind Behandlungen wie Operation, Strahlen- und Chemotherapie nur schwierig umzusetzen. Die durchschnittliche Lebenserwartung von Patienten, bei denen ein Glioblastom diagnostiziert wird, beträgt daher nur 14 – 15 Monate.

Neue Medikamente könnten zwar zu besseren Ergebnissen für die Patienten führen, doch die derzeitigen Methoden der Arzneimittelentwicklung im Labor sind zeitaufwändig und die Auswirkung auf den individuellen Körper des Patienten kann nicht vorhergesagt werden. Das Forschungsteam erhofft sich nun mit dem 3D-gedruckten Glioblastom-Modell das Problem zu lösen.

Mit Proben des Tumors und des umliegenden Gewebes können sie winzige Modelle des Tumors drucken und so verschiedene Medikamente in unterschiedlichen Kombinationen testen. Die Forscher erhoffen sich dadurch eine ideale Behandlungsmethode zu finden. Ebenso können neben bekannten Medikamenten auch andere Wirkstoffe gegen den Tumor getestet werden.

Laut dem Professor Ronit Satchi-Fainaro, Direktor der Morris Kahn 3D-BioPrinting for Cancer Research Initiative an der TAU, ist die Möglichkeit, Proteine und Gene in Krebszellen zu identifizieren, die als neue Ziele für Medikamente dienen können, der spannendste Aspekt der Forschung.

Während der Tests setzten die Forscher die Technologie ein, um einen spezifischen Proteinmechanismus anzusprechen. Dieser Mechanismus hat die Ausbreitung des Glioblastoms unterstützt. Anstatt die Krebszellen anzugreifen, fanden sie eine Möglichkeit den Proteinmechanismus anzuvisieren und das Wachstum zu stoppen.

Das 3D-gedruckte Glioblastom

Das 3D-gedruckte Tumormodell der Forscher besteht aus einer Gel-Mischung, die dem Gehirn ähnelt und ein komplexes System von blutgefäßähnlichen Röhrchen enthält, durch die Blutzellen und Medikamente fließen können. Das Modell kann daher simulieren, wie sich ein echter Tumor entwickeln und auf Behandlungen reagieren würde.

Das TAU-Team verwendete biologische Proben von Glioblastom-Patienten, die direkt im Operationssaal entnommen wurden, um eine genetische Sequenzierung der Krebszellen im 3D-Modell durchzuführen. Auf diese Weise konnten sie die spezifische Wachstumsrate und das Verhalten jedes Tumors nachbilden und so die Wirksamkeit der Behandlung, die Entdeckung von Angriffspunkten und die Entwicklung neuer Medikamente besser vorhersagen.

Die Wissenschaftler erhoffen durch die Forschung neue Möglichkeiten für Medikamente gegen Gehirntumore zu finden. Weitere Informationen können auch in dem Paper “Microengineered perfusable 3D bioprinted glioblastoma model for in vivo mimicry of tumor microenvironment” gefunden werden, welches in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde. Die Studie wurde von L. Neufeld, E. Yeini, N. Reisman, Y. Shtilerman, D. Ben-Shushan, S. Pozzi, A. Madi, G. Tiram, A. Eldar-Boock, S. Ferber, R. Grossman, Z. Ram und R. Satchi-Fainaro verfasst.