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Simulation einer Kombinationstherapie bei fortgeschrittenem Darmkrebs

Neue Möglichkeiten zur Behandlung von Darmkrebs (kolorektales Karzinom) im fortgeschrittenen Stadium sehen Wissenschaftler in der Kombination mehrerer Therapien. In der Kombinationstherapie kommen zwei oder mehr therapeutische Mittel mit unterschiedlichen Wirkmechanismen zum Einsatz. In der aktuellen Studie [2] simulierten die Forscher die Wirkung verschiedener Therapieverfahren in Tumorproben von Patienten mit kolorektalem Adenokarzinom in einem neuen Computersystem. Die Ergebnisse zeigten, dass die Kombination aus einer Immuntherapie und einer zielgerichteten Therapie auf eine Wirksamkeit hinweist.

Chemotherapie häufig mit kurzzeitigem Therapieerfolg

Darmkrebs stellt die dritthäufigste Krebserkrankung weltweit dar. Wird die Erkrankung in einem frühen Stadium diagnostiziert, liegen die Heilungschancen mittlerweile bei über 90 Prozent. Wird die Erkrankung dahingegen in einem fortgeschrittenen, metastasierten Stadium entdeckt, sind die Heilungschancen weiterhin sehr niedrig. Für den Großteil der Patienten mit metastasierendem kolorektalen Karzinom ist die Chemotherapie die einzige wirksame Option, diese kann das Fortschreiten der Erkrankung häufig aber nur kurzzeitig verhindern.

Neue Therapieansätze

Die Suche nach besseren Behandlungsmöglichkeiten hat hohe Priorität und neue Therapieansätze, beispielsweise in Form einer Immuntherapie, werden aktuell intensiv erforscht. In den letzten Jahren haben daher Kombinationsbehandlungen an Bedeutung gewonnen. "Wir gehen davon aus, dass Kombinationstherapien notwendig sind, um den Nutzen neuer Medikamente einschließlich Immuntherapeutika voll auszuschöpfen", sagt Niels Halama, Oberarzt und Gruppenleiter in der Abteilung Medizinische Onkologie am NCT Heidelberg und Wissenschaftler im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK) am DKFZ.

Suche nach personalisierter Therapie

Wirkstoffkombinationen für eine mögliche Kombinationstherapie sind sehr komplex und die Wahl der personalisierten Therapie mitunter schwierig. Die Suche nach der richtigen Kombination erhöht zudem die Zahl der erforderlichen präklinischen und klinischen Studien drastisch. "Um zum Beispiel zehn neue Medikamente für eine Einzelwirkstoffbehandlung zu testen, sind zehn klinische Studien erforderlich. Um alle dualen Kombinationen von zehn Medikamenten zu überprüfen, wären theoretisch 45 klinische Studien erforderlich", berichtet Halama.

Aufbau der Studie

Eine Alternative bietet nun das neu entwickelte Computersystem der Heidelberger Forscher. "Wir können damit die Verteilung der Immunzellen und der Tumorzellen im Gewebe nachbauen und so eine virtuelle Tumormikroumgebung schaffen", erklärt Jakob Nikolas Kather, Erstautor der Publikation und Mitarbeiter in der Medizinischen Onkologie am NCT Heidelberg und DKFZ. In der Simulation wurden die histologischen Daten von insgesamt 224 Darmkrebspatienten aus einer amerikanischen Studie und 37 Patientenproben aus der NCT-Biobank ausgewertet. Darüber hinaus wurden auch Ergebnisse von Zellkulturexperimenten aus dem Labor in das System eingearbeitet.

Ergebnisse weisen den Weg zu neuem Behandlungstyp

Die Analyse der Daten zeigte schließlich vier verschiedene Szenarien, wie das Zellmilieu aus Krebszellen, Immunzellen und Bindegewebszellen im Patienten aussehen kann. Anhand des Computermodells konnten die Forscher die Wirkung einzelner Therapien auf die vier Szenarien simulieren und untersuchen wie sich das Wachstum der Krebszellen durch die Behandlungen verändern könnte. Die Kombination einer Immuntherapie und einer zielgerichteten Therapie lieferte das effektivste Ergebnis bei der Bekämpfung der Tumorzellen. Wichtig ist, dass alleine die Kombination funktionierte. Die Anwendung nur einer Therapie begünstigte dagegen das Tumorwachstum im Modell. Bei der identifizierten Kombination handelt es sich um zwei Behandlungstypen, die bei metastasiertem Darmkrebs bisher nicht in dieser Weise angewendet werden.

Limitationen der Studie und Ausblick

"Wie jedes Modell ist auch unser Modell keine Kopie der Wirklichkeit. Aber es gibt uns in kurzer Zeit wichtige Hinweise darauf, welche Therapien wie wirken könnten", erklärt Kather. "Digitale Simulationen der Tumormikroumgebung werden eines Tages unsere Therapieentscheidungen unterstützen", sagt Dirk Jäger, Direktor des NCT Heidelberg und Leiter der Abteilung Medizinische Onkologie. Geplant sind weitere Computeranalysen zur Identifikation neuer möglicher Kombinationen, die anschließend in klinischen Studien überprüft werden sollen.
 

Autor: Dr. Melanie Klingler

Stand: 14.12.2017

Quelle:
  1. Nationales Centrum für Tumorerkrankungen (NCT)
  2. Kather et al. (2017): In Silico Modeling of Immunotherapy and Stroma-Targeting Therapies in Human Colorectal Cancer. Cancer Research 77(22): 6442-6452. DOI: 10.1158/0008-5472.