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Credit: ©: Anne Régnier-Vigouroux
Gliome gehören zu den häufigsten Gehirntumoren. Sie sind nur schwer zu behandeln, da sie diffus sind und oft tief im Gehirn sitzen. In einem neuen EU-Projekt soll nun eine vielversprechende, innovative Methode zur Gliombehandlung untersucht und für den klinischen Einsatz vorbereitet werden. "Wir hoffen, dass wir mit unserer Forschung dazu beitragen, die Therapie von Gliomen wesentlich zu verbessern", sagt die Koordinatorin des Projekts Dr. Anne Régnier-Vigouroux von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Daran beteiligt sind auch die Universität Aston (Birmingham) in Großbritannien, die Universität Barcelona in Spanien, die Ludwig-Maximilians-Universität München, der finnische Laserhersteller Modulight und Modus Research and Innovation Ltd., eine gemeinnützige britische Beratungsfirma für die Forschungsförderung. Der Europäische Innovationsrat (EIC) fördert im Pathfinder-Programm besonders innovative, risikoreiche Technologien in der frühesten Phase ihrer Entwicklung. Die Partner erhalten für ihr Projekt GlioLighT in den kommenden drei Jahren rund 2,2 Millionen Euro.
Supertoxischen Singulett-Sauerstoff gegen Gliome nutzen
Das Gliom ist eine äußerst tödliche Krebserkrankung. Das liegt vor allem an der Unzugänglichkeit des Gehirns und an der Streuung der Tumorzellen. Diese diffusen Zellen sind oft zu tief im Gehirn verankert, als dass sie mit den bisher angewandten Therapiemethoden – Resektion, Bestrahlung und Chemotherapie – sicher und vollständig entfernt werden könnten. Eine vielversprechende Alternative ist die gezielte Erzeugung von reaktiven Sauerstoffspezies – abgekürzt ROS nach der englischen Bezeichnung Reactive Oxygen Species. Allerdings können ROS zurzeit nur mit der photodynamischen Therapie erzeugt werden, die zwar seit Jahrzehnten erprobt ist, bei der jedoch potenziell toxische Photosensibilisatoren zum Einsatz kommen. Um die vielen Nachteile dieser Therapie zu vermeiden, wollen die GlioLighT-Partner anders vorgehen, nämlich mit direkter Lichttherapie. Dabei sollen die reaktiven Sauerstoffspezies direkt durch Laserlicht in der Wellenlänge von 1267 Nanometern erzeugt werden, also im nahen Infrarot-Bereich. Durch die Lichtbestrahlung wird Singulett-Sauerstoff gebildet, der die Krebszellen zerstört.
"Wenn wir mit dem Laserlicht die Tumorzellen direkt erreichen, können wir auf Photosensibilisatoren als Verstärker verzichten und minimalinvasiv und selektiv vorgehen. Das würde die Gliombehandlung auf ganz neue Beine stellen", sagt Anne Régnier-Vigouroux. Vorteile wären eine höhere Wirksamkeit und eine frühere Interventionsmöglichkeit bei gleichzeitig geringeren Kosten. Allerdings ist bisher nur wenig darüber bekannt, wie die direkte Lichttherapie ihre krebshemmende Wirkung genau erzielt und wie sicher die Methode tatsächlich ist.
Janusköpfige Makrophagen: Antiinflammatorische Ausrichtung unterstützt Tumorwachstum
Das Licht trifft auch auf Immunzellen, die eigentlich gegen den Tumor vorgehen sollen. "Wir werden in Mainz ein besonderes Augenmerk darauf richten, wie das Licht sowohl auf Tumorzellen als auch auf Immunzellen, insbesondere auf Makrophagen, wirkt", so Régnier-Vigouroux. Makrophagen sind Fresszellen, die Krankheitserreger aufnehmen und unschädlich machen können. Sie können Entzündungsreaktionen hervorrufen und tragen dadurch zur Immunabwehr und dem Kampf gegen Tumorzellen bei, sie können allerdings auch antiinflammatorisch wirken und einen Angriff des Immunsystems auf den Tumor verhindern.
"Makrophagen haben zwei Gesichter: Sie können aktiv Tumorzellen abtöten, sie können aber auch von den Tumorzellen rekrutiert und manipuliert werden. Hierdurch kann das Wachstum des Tumors gefördert werden." Diese zweite Variante gilt es nach den Worten von Anne Régnier-Vigouroux zu unterbinden: "Wir wollen einerseits die Tumorzellen eliminieren und andererseits die Immunzellen in der nahen Umgebung veranlassen, toxisch auf die Krebszellen zu wirken."
Weitere Fragen, die es für GlioLighT zu beantworten gilt, drehen sich um den Typ des Zelltods, der induziert wird, und wie das Licht auf gesunde Zellen des Gehirns, etwa die Neuronen, wirkt beziehungsweise welche Dosis verwendet werden kann, ohne gesunden Zellen zu schaden. Die Partner werden an neuartigen Ultrakurzpuls-Lichtquellen arbeiten, um die optische Durchdringung des Gewebes zu optimieren und das Sicherheitsrisiko zu minimieren, damit die direkte Lichttherapie für die klinische Anwendung geeignet ist. Letztendlich soll die Entwicklung des präklinischen GlioLighT-Delivery- und Sensing-Systems (pcGlio-DSS) die Verbesserung der Gliom-Behandlung einen Schritt weiterbringen.
EIC Pathfinder für visionäre und risikoreiche Projekte in einem frühen Entwicklungsstadium
Das Projekt "GlioLighT – Next Generation Glioma Treatments using Direct Light Therapy" wird im EU-Rahmenprogramm "Horizont Europa" und hier mit dem zukunftsorientierten EIC Pathfinder gefördert. Das Gesamtvolumen beträgt 2,2 Millionen Euro, davon fließen rund 770.000 Euro als Forschungsförderung an die JGU. Mit dem Pathfinder-Programm des Europäischen Innovationsrats sollen radikal neue Technologien identifiziert werden, die das Potenzial haben, ganz neue Märkte zu schaffen. Dazu werden visionäre und risikoreiche Projekte in einem frühen Entwicklungsstadium gefördert. Bei den Antragstellern, die an einem EIC Pathfinder-Projekt teilnehmen, handelt es sich in der Regel um visionäre Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und unternehmerisch denkende Forschende aus Universitäten, Forschungseinrichtungen, Start-ups, Hightech-KMU oder um industrielle Akteure, die an technologischer Forschung und Innovation interessiert sind.
Die Koordinatorin Dr. Anne Régnier-Vigouroux ist seit Januar 2013 Forschungsgruppenleiterin am Institut für Entwicklungsbiologie und Neurobiologie der JGU. Der thematische Schwerpunkt ihrer Arbeitsgruppe liegt in der Untersuchung der Anti-Tumor-Immunität im Gehirn, wobei insbesondere die Rolle von Mikroglia und Makrophagen in Glioblastomen im Mittelpunkt steht.
Weiterführende Links:
- https://www.mol-cell-bio.uni-mainz.de/ - Arbeitsgruppe von Dr. Anne Régnier-Vigouroux am Institut für Entwicklungsbiologie und Neurobiologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
- https://idn.biologie.uni-mainz.de/ - Institut für Entwicklungsbiologie und Neurobiologie der JGU
- https://eic.ec.europa.eu/eic-funding-opportunities/eic-pathfinder_en - Programm Pathfinder des European Innovation Council