Neuer MRT-fähiger Biomarker für Therapieansprechen von Gliomen

Mithilfe des CEST-Effekts ist es Wissenschaftlern aus Heidelberg und Essen gelungen, den Proteingehalt von Hirntumoren bei Patienten im 7-Tesla-MRT sichtbar zu machen. Diesen Proteingehalt konnten sie mit dem Therapieansprechen und dem Überleben der Patienten korrelieren.

MRT

Hintergrund

Gliome sind die häufigsten Tumoren unter den Hirntumoren bei Erwachsenen. Besonders hochgradige Gliome der WHO Grade III und IV haben schlechte Überlebenschancen. „Bösartige Gliome sprechen sehr unterschiedlich auf die Behandlung an", erklärt Erstautor Daniel Paech vom Deutschen Krebsforschungszentrum [1]. „Bei einigen wirkt die postoperative Strahlen- und Chemotherapie besser, bei anderen schlechter. Und ob der Tumor tatsächlich auf die Behandlung angesprochen hat, zeigt sich frühestens bei der ersten Nachsorgeuntersuchung sechs Wochen nach Ende der Therapie." Um diese Patienten gut zu behandeln und die optimale Therapieoption herauszusuchen, bedarf es deshalb einer guten vorausgehenden Diagnostik. Die Magnetresonanztomographie (MRT) gilt dabei häufig als Mittel der Wahl, denn sie liefert nicht nur gute Aufnahmen, sondern kann auch bestimmte Aktivitätszeichen wie die Durchblutung im Gehirn messen. So lassen sich zum Beispiel auch bestimmte Proteine im Gehirn sichtbar machen, wenn besondere Eigenschaften der MRT-Verfahren verwendet werden. Damit lassen sich neue Informationen über den Tumor gewinnen und Therapieentscheidungen besser an den jeweiligen Tumor des Patienten anpassen. Eine Möglichkeit ist, den sogenannten CEST-Effekt (Chemical exchange saturation transfer) zu nutzen, der indirekt Veränderungen im pH-Wert in dem Untersuchungsgewebe sichtbar macht und ohne Kontrastmittel auskommt.

In einer klinischen Studie am Deutschen Krebsforschungszentrum und den Universitätskliniken Heidelberg und Essen haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun ein spezielles MRT-Verfahren für Gliome bei Erwachsenen getestet [2].

Zielsetzung

Mit ihrer Studie wollten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler herausfinden, ob der CEST-Effekt die Überlebenschancen und die Lebensqualität der Patienten reflektieren kann. Sie hofften so, frühzeitig feststellen zu können, ob Patienten an einem besonders aggressiven Tumor erkrankt sind und die Behandlung dementsprechend anpassen zu können.

Methodik

In die Studie konnten 26 Patienten über 18 Jahren eingeschlossen werden, die neu und bisher unbehandelt an Gliomen der WHO Grade III und IV erkrankt waren. Ihre Tumorerkrankungen wurden vorab durch ein 3-Tesla-MRT-Untersuchung sowie eine Histopathologie bestätigt.

Als Endpunkte wurden das Gesamtüberleben und progressionsfreie Überleben festgelegt. Definiert war das Gesamtüberleben als Überleben ab dem Zeitpunkt der MRT-Untersuchung bis zur letzten Untersuchung am Studienzentrum. Das progressionsfreie Überleben wurde anhand der RANO Kriterien festgemacht.

Die eigentliche MRT-Untersuchung wurde mit einem 7.0-Tesla-MRT unter Verwendung einer spezialisierten Relaxations-kompensierten CEST-Sequenz, APT-gewichtet (Amide Proton Transfer) und NOE-gewichtet (Nuclear Overhauser Effect), durchgeführt. Dadurch können Proteinaktivititäten im Gehirn sichtbar gemacht werden, die darauf schließen lassen, ob ein Tumor besonders aggressiv ist oder nicht. Untersucht wurden die Regionen am Tumor, in denen peritumorale Ödeme vorkamen sowie kontrastverstärkendes Tumorgewebe. Nekrotische Tumorareale und Blutprodukte wurden von der Analyse ausgeschlossen. Analysiert wurden die erhaltenen MRT-Aufnahmen verblindet und unabhängig voneinander von zwei Radiologieexperten.

Ergebnisse

Es gelang den Wissenschaftlern, die beiden CEST-Signale APT und NOE in ihrer Studie zu isolieren und getrennt auf ihre prädiktive Aussagekraft zu analysieren: Für erhöhte APT-Werte berichten sie, dass das Gesamtüberleben sowie das progressionsfreie Überleben bei allen Patienten verkürzt war. Besonders bei relaxationskompensierten dns-APTAREX-Kontrastwerten konnte ein deutlich verkürztes progressionsfreies Überleben beobachtet werden, wenn die Werte der Patienten über dem Median der Studiengruppe lagen.

Zusätzlich beeinflusste das Alter die Ergebnisse für das progressionsfreie Überleben und das Gesamtüberleben und die Therapiewahl zusätzlich noch das Gesamtüberleben alleine.

Fazit

„Krebszellen vermehren sich unkontrolliert und produzieren dabei ebenso unkontrolliert Proteine. Unsere Studie zeigt, dass das im MRT-Bild gemessene Proteinsignal einen Biomarker darstellt, der sowohl mit dem Überleben als auch dem Therapieansprechen der Patienten korreliert: je stärker das Proteinsignal, desto schlechter die Prognose", erklärt der Erstautor Daniel Paech. Für diese Patienten kann basierend auf den MRT-Aufnahmen die Therapie angepasst werden. Es seien jedoch weitere Studien mit größeren Kohorten notwendig, um die Daten weiter zu bekräftigen, so die Wissenschaftler.

Autor: Sonja Klein (Medizinjournalistin)

Stand: 18.03.2019

Quelle:
  1. Deutsches Krebsforschungszentrum, Pressemitteilung, 04.03.2019

  2. Paech et al. (2019): Relaxation-compensated amide proton transfer (APT) MRI signal intensity is associated with survival and progression in high-grade glioma patients. European Radiology, DOI: https://doi.org/10.1007/s00330-019-06066-2

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