Aus der Versorgung in die Forschung: ein unerwarteter Effekt
Ein Zufallsbefund in der Palliativversorgung ließ ein Forschungsteam in Greifswald aufhorchen: Bei einigen krebserkrankten Menschen schrumpften infizierte oberflächliche Tumoren nach einer Behandlung mit kaltem Plasma. Jetzt entschlüsseln sie, welche Moleküle dahinterstecken und ob Plasma direkt im OP eingesetzt werden kann, um verbliebene Krebszellen präzise zu zerstören.
Vor einigen Jahren wurden in Greifswald Patientinnen und Patienten mit schwer behandelbaren Kopf Hals Tumoren mit kaltem Plasma behandelt – ursprünglich, um übelriechende, infizierte Tumorwunden zu desinfizieren und Schmerzen zu lindern. Dabei fiel den Behandelnden etwas Bemerkenswertes auf: Bei einem Teil der Betroffenen verkleinerten sich die Tumoren. Diese Beobachtung gab Auftrieb für ein Forschungsprojekt am Leibniz Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP), das die Plasma Wirkung im Gewebe systematisch entschlüsseln sollte. „Das war keine geplante Krebstherapie, sondern eine palliative Wundbehandlung infizierter Tumore. Aber einige Tumoren wurden kleiner – ein Hinweis, dass mehr dahintersteckt“, erinnert sich Prof. Sander Bekeschus, Leiter des Forschungsschwerpunkts Plasmamedizin am INP.
Was macht „kaltes“ Plasma medizinisch interessant?
Plasma ist ein ionisiertes Gas, in dem viele reaktive Moleküle entstehen. In der Industrie wird es seit Langem genutzt, etwa zur Oberflächenbeschichtung von Materialien. In der Medizin wird seit über zehn Jahren „kaltes“ oder körperwarmes Plasma genutzt, das keine Hitzeschäden verursacht. Es erzeugt kurzlebige reaktive Sauerstoff und Stickstoffspezies, die biologische Prozesse beeinflussen. Bekeschus erklärt es Laien so: „Plasma ist der vierte Aggregatzustand, neben fest, flüssig und gasförmig. Das Besondere: Es kann ohne thermische Schäden wirken und erzeugt Moleküle, die Tumorzellen in den programmierten Zelltod treiben können.“
Die zentrale Forschungsfrage der Plasmamedizin: Was wirkt im Gewebe und wie tief?
In Laborversuchen ist schon lange Wasserstoffperoxid (H₂O₂) als Hauptakteur des Plasmas verdächtig. Doch das Greifswalder Team entwickelte neue 3D Gewebemodelle aus Hydrogelen sowie Modelle künstlicher „Operationswundränder“, um die Eindringtiefe und Wirkmoleküle im Gewebe erstmals unter praxisnahen Bedingungen zu untersuchen. Das Ergebnis überrascht: Kurzlebige Moleküle wie Peroxynitrit dringen mehrere Millimeter tief vor und scheinen entscheidend. Entfernt man H₂O₂ gezielt, bleibt die antitumorale Plasmawirkung dennoch stark.
„Wir beginnen, die chemische Landkarte der Plasmawirkung im Gewebe zu skizzieren. Wichtig ist: Nicht die langlebigen, sondern zum Teil auch kurzlebige Spezies scheinen die Tiefeffekte zu vermitteln“, sagt Erstautorin und Ärztin Lea Miebach in der INP Mitteilung. Bekeschus ergänzt: „Je besser wir wissen, welche Moleküle wirken, desto gezielter können wir am INP Plasmageräte für bestimmte Krebsarten entwickeln.“
Ein möglicher Einsatz: direkt während der Tumor-Operation
Weil kaltes Plasma lokal wirkt, liegt eine intraoperative Nachbehandlung nahe. Nach der Tumorentfernung könnten verbliebene Krebszellen an den Resektionsrändern mit Plasma eliminiert und so Rückfälle reduziert werden. In den Modellen gelang es, Tumorzellen am Wundrand und im angrenzenden Gewebe gezielt zu schädigen – mit einem bereits medizinisch zugelassenen Plasma Jet, dem „kINPen“. „Plasma ist keine grobe ‚Debulking‘ Methode, sondern eher die feine Klinge: lokal, wenige Minuten appliziert – genau dort, wo kleine Tumor-Reste nach der Operation verbleiben könnten“, beschreibt Bekeschus.
Sicherheit und Verträglichkeit: was bisher bekannt ist
Aus der Wundheilung ist kaltes Plasma seit Jahren klinisch etabliert; berichtet werden Schmerzlinderung, bessere Heilung und das ohne schwere Nebenwirkungen – lediglich der Geruch nach Ozon und ein leichtes Prickeln können auftreten. Die hier untersuchte Anwendung nutzt denselben Gerätetyp und bei etwas längeren, lokale Applikationszeiten. Das Team betont den niedrigen Energieeintrag im Vergleich zu strahlungsbasierten Verfahren.
Forschungstransfer: schnell zurück an die Patientinnen und Patienten?
Das Projekt zeigt, wie Versorgungsbeobachtungen eine Forschungsfrage begründen. Zugleich macht es deutlich, wie aus solchen Forschungsprojekten wiederum Erkenntnisse entstehen können, die in die Versorgung zurückwirken und neue Behandlungsoptionen eröffnen, auch wenn bis dahin noch einige Hürden zu nehmen sind. „Im Prinzip könnte man morgen beginnen, intraoperativ zu testen – die Geräte sind zugelassen, die Sicherheit ist belegt. Was fehlt, ist klinische Studienfinanzierung und an manchen Stellen auch die Offenheit, neue lokale Verfahren in den OP Ablauf zu integrieren“, sagt Bekeschus.
