Forschung & Entwicklung

Lichtstrahlen gegen Hirntumorzellen

Experimentelles LED-Implantat zur möglichen Therapie von Glioblastomen zeigt sehr gute Verträglichkeit in ersten in-vivo-Versuchen.

Glioblastome kehren immer wieder zurück und gelten daher als unheilbar. Das von einem Team um Neurochirurg Professor Marc-Eric Halatsch vom Universitätsklinikum Ulm und Medizintechnikingenieur Professor Felix Capanni von der Technischen Hochschule Ulm selbst entwickelte LED-Implantat, das mittels direkt im Hirn ausgesendeten Lichts die aggressiven Hirntumorzellen eliminieren soll, hat in vitro hohe Wirksamkeit sowie in ersten Untersuchungen in vivo eine sehr gute Verträglichkeit gezeigt.

„Trotz operativer Entfernung, Bestrahlung und Chemotherapie treten Glioblastome meist innerhalb weniger Monate erneut auf“, erläutert Professor Marc-Eric Halatsch. „Denn für ein Nachwachsen des aggressiven Hirntumors reichen einzelne Zellen aus, die der Tumor in das ihn umgebende Hirngewebe gestreut hat. Diese können wir jedoch – um so viel gesundes Hirngewebe wie möglich zu erhalten – häufig nicht operativ zusammen mit dem eigentlichen Tumor entfernen“, erklärt Halatsch weiter.

Ihrem Ziel, diese Zellen möglichst selektiv abzutöten, ist die Arbeitsgruppe um Halatsch und Capanni nun einen großen Schritt nähergekommen: Ihr entwickeltes LED-Implantat, das elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen einschließlich UV-Licht aussenden kann, zeigt zum einen bei in-vitro-Versuchen ausgeprägte wachstumshemmende bis letale Effekte auf Glioblastomzellen. Zum anderen konnte in einem ersten in-vivo-Experiment mit Hausschweinen eine sehr gute Verträglichkeit des aktivierten Implantats nachgewiesen werden.

Hinter dem innovativen Ansatz steckt eine Methode, die beispielsweise bei Hauttumoren zum Einsatz kommt: die fotodynamische Therapie. Zunächst werden hierfür die bösartigen Tumorzellen mithilfe einer chemischen Substanz (Fotosensibilisator) selektiv lichtempfindlich gemacht und dann mit Licht geeigneter Wellenlänge bestrahlt, bis sie im Idealfall absterben (fototoxischer Effekt). Das ‚Mikrocontroller-basierte LED-Implantat für die postoperative intrazerebrale fotodynamische Therapie von Glioblastomzellen‘, so sein offizieller Name, soll nach der operativen Entfernung des Glioblastoms direkt im Gehirn an der Stelle platziert werden, an der durch die operative Entfernung des Glioblastoms die sogenannte Resektionshöhle entstanden ist. Es ist mit dem Mikroprozessor und einer Stromquelle in Form einer wieder aufladbaren Batterie, die mit dem Verbindungskabel in den Körper implantiert wird, verbunden.

Das Implantat selbst besteht aus einem Glaskörper, in welchen LEDs integriert sind. Die LEDs sind in der Lage, Licht mit den Wellenlängen 405 und 635 nm sowie UV-Licht zu emittieren. Je größer die Wellenlänge, desto tiefer kann das Licht in Hirngewebe eindringen. Der Glaskörper kann den Dimensionen der durch die Entfernung des Glioblastoms entstandenen Resektionshöhle angepasst werden. Da Glioblastome meist innerhalb eines Saums von zwei Zentimetern um die Resektionshöhle herum erneut auftreten, sollen insbesondere die in diesem Bereich vorhandenen Tumorzellen durch die wiederholte Bestrahlung erreicht und zerstört werden. Die Eindringtiefe der verwendeten Strahlung in das Gewebe ist dabei Gegenstand aktueller Untersuchungen.

Die bisher erhaltenen Hinweise auf die in-vitro-Effektivität und in-vivo-Verträglichkeit der Methode bestärken die Wissenschaftler darin, ihren Ansatz, in das normale Hirngewebe eingewanderte Glioblastomzellen mithilfe einer über das Implantat potenziell vielfach wiederholbaren fotodynamischen Therapie zu inaktivieren oder abzutöten, im Hinblick auf eine mögliche zukünftige Anwendung bei Patienten mit resezierten Glioblastomen weiter zu entwickeln. Dazu müssen zusätzliche Tests erfolgen.

von mn

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