Diagnostik für Hirntumoren: Schneller zur individuellen Therapie
Ein Forschungsteam entwickelt eine Methode, die Hirntumore schneller und präziser bestimmt. Ihre Werkzeuge: ein kompaktes Analysegerät und künstliche Intelligenz. Ihr Ziel: frühzeitig die bestmögliche individuelle Behandlung starten.
Um Krebs bestmöglich zu behandeln, müssen Ärztinnen und Ärzte Eigenschaften eines Tumors möglichst genau kennen. Hirntumore unterscheiden sich stark in ihrem Wachstum und ihrer Reaktion auf Behandlungen. Für die Patientinnen und Patienten ist eine schnelle, auf ihren Tumor abgestimmte Behandlung entscheidend. Daher ist es wichtig, frühzeitig die genaue Tumorart zu bestimmen. Diese Informationen werden bislang mit kosten- und zeitintensiven Methoden erhoben.
Hightech trifft Epigenetik
Das internationale Forschungsprojekt DC2M-TAEC unter der Leitung von Prof. Dr. Dr. Felix Sahm von der Medizinischen Fakultät Heidelberg will die Diagnostik von Hirntumoren entscheidend verbessern. Teams aus Deutschland, Norwegen, der Türkei und Kanada werden dabei verschiedene Aspekte bearbeiten. Förderer in Deutschland ist das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).
Das Forschungsprojekt kombiniert zwei existierende Methoden und entwickelt diese weiter: eine Komponente ist ein kleines, kostengünstiges Gerät, das in einer Gewebeprobe krankhafte Veränderungen des Tumorerbguts erfasst. Dieses verbindet das Team mit einer KI-gestützten Software – dem „Heidelberger Klassifikator“ –, die in den Analyse-Daten nach krankheitsrelevanten Veränderungen sucht.
Ein großer Vorteil dieser kombinierten Methode ist, dass sie Veränderungen auf verschiedenen Ebenen der Zellen in einem einzigen Verfahren erfassen kann – also epigenetische (s. Infokasten) sowie mutierte oder anderweitige krankhafte Abweichungen der Gene. All das kann Einfluss auf das Verhalten des Tumors haben und die Wege, die er für sein Wachstum nutzt. Nur wenn die bekannt sind, lassen sie sich erfolgreich therapeutisch angreifen.
Dynamik von Tumorzellen verstehen
Besonders Hirntumore neigen dazu, dass einzelne Zellbereiche im Tumor andere Wachstumswege nehmen als der Rest – ein Phänomen, das als Tumorheterogenität bekannt ist. Diese ist mit einem hohen Rückfallrisiko verbunden. Auch diesem Aspekt widmet sich das Forschungsteam. Dazu werden Patientinnen und Patienten mehrfach Gewebeproben entnommen und mithilfe von Einzelzell-Analysen die Veränderungen der Zellen im Lauf der Erkrankung beobachtet. So wollen die Forschenden besser verstehen, welche zellulären Veränderungen auf einen Rückfall hinweisen. Das Wissen soll in eine Referenz-Datenbank mit epigenetischen Veränderungen münden. Darin können Ärztinnen und Ärzte zukünftig Analysen abgleichen sowie Prognosen und bestmögliche Behandlungen ableiten.
Mehr Flexibilität bei den Analyseverfahren
Zudem soll der „Heidelberger Klassifikator“ in Zukunft mehr Datenformate einlesen können – bislang ist er auf wenige Datenformate aus bestimmten Analyseverfahren beschränkt. „Wir werden ihn weiterentwickeln, sodass er Daten aus unterschiedlichsten Analyse-Geräten nutzen kann – je nachdem, was in einem Labor vorhanden ist“, sagt Neuropathologe Sahm. Das Endprodukt soll in Kliniklaboren viel günstiger und schneller einzurichten sein. Langfristig soll das Verfahren so auch in Ländern mit niedrigem Einkommen einsetzbar sein.
Nächster Schritt: Analyse ohne Operation
„Parallel arbeiten wir auch daran, dass Analyseergebnisse aus den Gewebeproben möglichst schon während der Operation vorliegen“, berichtet Sahm. Dieses Projekt schafft die Basis dafür; Folge-Studien sind bereits geplant. In einem Teilprojekt wird sogar an einer noch schnelleren Methode geforscht: der Analyse von Nervenwasser durch den „Klassifikator“. Diese Flüssigkeit umgibt Gehirn und Rückenmark und enthält Spuren des Tumors und seines Erbguts. Sie kann durch einen kleinen Eingriff aus dem Rückenmark gewonnen werden und das idealerweise schon vor der Operation. Noch ist das Zukunftsmusik, aber könnte man eine solche Liquid Biopsy-Probe nutzen, würde das eine noch bessere Abstimmung des Eingriffs auf die Patientin oder den Patienten ermöglichen. Aber unabhängig, ob aus Gewebe oder Nervenwasser: Die verkürzte Diagnose kann einen zügigeren Behandlungsstart ermöglichen und erspart Betroffenen, bei denen eine chirurgische Entfernung des Tumors nötig ist, einen zweiten Eingriff.
