Krebs: Den Metastasen auf der Spur
Münchner Forscher entwickeln eine Technologie, die auf kleinste Absiedelungen bösartiger Tumore im Körper erkennt.
- Metastasen sind ein großes Problem in der Krebs-Medizin
- Hat der Tumor gestreut, sinken die Heilungschancen rapide
- Mehr als 90 Prozent der Patienten sterben an den Folgen der Metastasen
Metastasen sind eines der großen Probleme in der Krebsmedizin, wenn nicht gar das größte überhaupt. Hat ein Tumor erst einmal in andere Körperregionen gestreut, so sinken die Heilungschancen rapide. Mehr als 90 Prozent der Patientinnen und Patienten sterben deshalb nicht an ihrem ursprünglichen Herd – also zum Beispiel an einem Brust- oder Darmkrebs –, sondern an den Folgen der Metastasen. Diese entstehen meist aus einzelnen Krebszellen oder Zellverbänden, die sich vom Primärtumor gelöst haben, dem Immunsystem entwischt und in den Blutkreislauf und/oder die Lymphbahnen gelangt sind.
Von dort aus können sie die unterschiedlichsten Körperstellen erreichen und Tochtergeschwulste bilden. Bevorzugte Orte dafür sind Leber, Lunge und Knochenmark. Besonders tückisch: Manchmal verharren gestreute Krebszellen als „Schläfer“ jahrelang in einem trügerischen Ruhestand, bis sie aktiv werden. Und: Zwar wächst die Gefahr, dass sich Metastasen bilden, je größer der Primärtumor bei der Diagnose war. Doch grundsätzlich kann Krebs auch bereits in einem frühen Stadium streuen. Allerdings müssen sich aus Tumorzellen, die im Körper unterwegs sind, nicht zwangsläufig Metastasen bilden.
Kampf gegen Krebs: Wandernde Krebszellen frühzeitig erkennen
Große Anstrengungen von Forschern richten sich deshalb darauf, solche wandernden Krebszellen und Zellklumpen frühzeitig zu erkennen. Bislang jedoch sind die Möglichkeiten begrenzt, wenn sich noch keine manifesten Absiedelungen gebildet haben. Auch mit hochauflösenden bildgebenden Verfahren wie der Magnetresonanztomographie (MRT) und der auf Röntgenstrahlen basierenden Computertomographie (CT) ist es nicht möglich, Krebszellen im gesamten Körper aufzuspüren.
Das hat nicht allein zur Folge, dass im Einzelfall die Gefahr nicht früh genug erkannt und entsprechend bekämpft werden kann, sondern führt auch dazu, dass man bisher nur wenig über die spezifischen Verbreitungsmechanismen von verschiedenen Krebsarten weiß. Das wiederum macht es schwer, neue Therapien zu entwickeln beziehungsweise die Wirksamkeit potenzieller Medikamente zu überprüfen.
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Krebs: Forscher setzen auf Künstliche Intelligenz beim Aufspüren von Metastasen
Münchner Forschern ist nun ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Aufspüren auch bereits kleinster bösartiger Einheiten im Körper gelungen. Sie setzen dabei auf Künstliche Intelligenz. So haben Wissenschaftler des Helmholz-Zentrums München, der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und der Technischen Universität München (LMU) einen Algorithmus entwickelt, der automatisiert Metastasen erkennen kann.
Im Versuch mit Mäusen hat die neue Technologie gut funktioniert, sie fand sogar einzelne streuende Krebszellen im gesamten Körper der Tiere. Im ersten Schritt machten die Forscher um Ali Ertürk vom Helmholtz-Zentrum dafür das Mausgewebe mithilfe des Verfahrens „Tissue Clearing“ transparent. Dann tasteten sie den gesamten Körper der Versuchstiere mit einem Laser-Scanning-Mikroskop ab. So war es den Forschern möglich, Metastasen bis hin zu einzelnen Krebszellen im transparenten Gewebe der Mauskörper auszumachen.
Krebs: Zielgerichtete Therapien auf die unterschiedlichen Krebsarten
Eine manuelle Analyse dieser hochauflösenden Bilddaten wäre jedoch extrem zeitaufwendig, zudem seien bisher verfügbare Algorithmen nicht zuverlässig und schnell genug, erklären die Forscher. Deshalb entwickelte das Team selbst ein KI-System mit dem Namen „DeepMACT“. Dieser Algorithmus soll Metastasen automatisiert erkennen, analysieren und auch die Verteilung von therapeutischen Antikörpern abbilden können. Dabei erfasse das System die Metastasen mit einer „vergleichbaren Genauigkeit wie ein menschlicher Experte – allerdings in mehr als der 300-fachen Geschwindigkeit“, heißt es in der Studie. „Mit nur wenigen Klicks kann DeepMACT die manuelle Erkennungsarbeit von Monaten in weniger als einer Stunde erledigen“, sagt Oliver Schoppe, einer der beiden Erstautoren.
Außerdem berichten die Forscher, dass sie mit diesem Verfahren auch Erkenntnisse dazu gewinnen konnten, wie sich die verschiedenen Tumorarten im Körper verbreiten. Das ermögliche die Entwicklung von zielgerichteten Therapien, die auf die unterschiedlichen Krebsarten ausgerichtet seien und die den metastatischen Prozess können, erklärt Ali Ertürk.
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Krebs: Künstliche Intelligenz kann in jedem Labor eingesetzt werden
Ebenso konnten die Forscher im Mausversuch nachvollziehen, ob und wie gut ein Medikament wirkte. Sie setzen dafür einen therapeutischen Antikörper ein. Um ihn zu verfolgen, färbten sie ihn mit einem Fluoreszenzstoff ein. Es zeigte sich, das dieser Wirkstoff bis zu 23 Prozent der Metastasen verfehlen kann, heißt es in der Studie.
Das neue KI-System ist öffentlich verfügbar und könne in jedem Labor eingesetzt werden, das sich auf die verschiedene Tumormodelle und Behandlungsmöglichkeiten konzentriere, erklärt Ali Ertürk: „Wir glauben, dass DeepMACT den Entwicklungsprozess von Medikamenten in der vorklinischen Forschung erheblich verbessern kann“, sagt der Studienleiter. So könne das Verfahren helfen, „leistungsfähigere Wirkstoffe“ für die Erprobung in klinischen Studien (in ihnen werden Medikamente erstmals an Menschen getestet) zu finden – „und hoffentlich dazu beitragen, viele Leben zu retten“.
Krebs: Möglichkeiten der Therapie von Metastasen
Für die Behandlung von Metastasen gibt es keine einheitlichen Empfehlungen. Die Therapie orientiert sich immer am Einzelfall. Behandelt wird oft auch noch, wenn keine Aussicht mehr auf Heilung besteht. Man hofft dann, zumindest das Fortschreiten der Erkrankung zu verlangsamen oder durch die Therapie Schmerzen zu nehmen.
Operation: Wenn es geht, werden Tochtergeschwulste chirurgisch entfernt. Eine Operation ist bei einer einzelnen großen Metastase, aber auch bei mehreren Metastasen möglich.
Strahlentherapie: Eine Strahlentherapie kann begleitend zu einer Operation,aber auch alleine oder in Kombination mit einer medikamentösen Therapie eingesetzt werden. Mit präzisen Techniken wie dem Cyberknife können auch bewegliche Metastasen in der Lunge gezielt zerstört werden.
Ablation: Es gibt verschiedene Verfahren, unter anderem die Radiofrequenz- oder die Mikrowellenablation. Gestützt durch Bildgebung sollen die Metastasen gezielt durch Hitze oder auch Kälte (Kryotherapie) angegriffen werden.
Medikamente: Zur Verfügung stehen heute die Chemotherapie, die mit Zellgiften auf den ganzen Körper wirkt, die Immuntherapie, die das Abwehrsystem gegen den Krebs aktivieren soll, sowie gezielte Medikamente, die auf bestimmte Mechanismen im Tumor wirken und so dessen Wachstum hemmen sollen.
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