Forschung & Entwicklung

Zellen auf Resistenzen gegen Krebsmedikamente testen

Mithilfe von Raman-Mikroskopie lassen sich Resistenzen von Tumorzellen gegen Krebsmedikamente nachweisen. Anders als herkömmliche Verfahren bedarf die Methode keiner Antikörper oder Marker.

Für die Studie nutzten Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum (RUB) die Wirkstoffe Erlotinib und Osimertinib, die für die Therapie von Lungenkrebs zugelassen sind. Sie binden an bestimmte Proteine auf der Zelloberfläche und hemmen so das Zellwachstum. Patienten entwickeln im Lauf der Therapie allerdings Resistenzen gegen die Wirkstoffe, weil sich Proteine in den Krebszellen verändern.

„Um zu verstehen, wie solche Resistenzen zustande kommen, müssen wir die Wirkweise der Medikamente besser analysieren können“, sagt Professor Klaus Gerwert vom Lehrstuhl für Biophysik der RUB. Die Raman-Mikroskopie könne helfen, bessere Krebsmedikamente zu entwickeln, ergänzt Dr. Samir El-Mashtoly. Es wäre von großem Vorteil, wenn man bereits in präklinischen Studien voraussagen könnte, ob ein Wirkstoff Resistenzen hervorrufen kann.

Samir El-Mashtoly und Klaus Gerwert haben in den vergangenen Jahren neue markerfreie Methoden der Raman-Spektroskopie entwickelt, um die Wirksamkeit und Verteilung von Medikamenten in Krebszellen zu bestimmen. Für die aktuelle Studie mutierten sie Proteine in kultivierten Krebszellen, um die Proteinveränderungen nachzustellen, die bei Patienten mit einer Medikamentenresistenz auftreten. Solche Experimente waren bisher nicht in vitro möglich, sondern mussten immer an Patienten durchgeführt werden. Mittels Raman-Mikroskopie verglichen die Forscher, wie wirksam die Medikamente Erlotinib und Osimertinib in den mutierten und nicht mutierten Zellen waren.

Mit der Raman-Mikroskopie lässt sich ein spektroskopischer Fingerabdruck der Molekülausstattung einer Zelle erzeugen. Ein Vergleich der Spektren vor und nach der Medikamentengabe kann Aufschluss über die chemischen Prozesse geben, die der Wirkstoff anstößt.

Das Ergebnis: In Zellen mit mutierten Proteinen blieben Erlotinib und Osimertinib wirkungslos, während die Medikamente in den unveränderten Krebszellen Effekte zeigten. Diese Ergebnisse passen zu den klinischen Befunden, dass Patienten, bei denen sich bestimmte Proteine durch die Therapie verändern, nicht mehr auf die Medikamente ansprechen. Es zeigten sich also die gleichen Resistenzeigenschaften, die sonst nur an Patienten beobachtet werden können.

Bisher wird die Wirksamkeit von Medikamenten indirekt über an den Wirkstoff angehängte Marker erfasst. Die Raman-Mikroskopie hingegen basiert auf der Antwort aller Moleküle in einer Zelle und somit ist es möglich, die Wirksamkeit von Substanzen bereits in vitro zu testen.

von mn

Originalveröffentlichung:

[M. K. Hammoud et al., Raman micro-spectroscopy monitors acquired resistance to targeted cancer therapy at the cellular level, Sci. Rep. 8 (2018), DOI: 10.1038/s41598-018-33682-7]

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