V.l.n.r.: Pipettierung bei der Zellbestrahlung; Fusionierung des MRT-Bildes zur Zielvolumenbestimmung bei einem Hirntumor; laserbasierte Gold-Nanopartikelsynthese.

SYNGOPRO: Mit Gold und Protonen gegen Krebs

Das unter Federführung des WPE agierende Forschungskonsortium SYNGOPRO erhält 810.000 Euro aus dem Leitmarktwettbewerb „LifeSciences.NRW“. Ziel des gemeinsamen Projektes der Klinik für Partikeltherapie am Universitätsklinikum Essen (UK Essen), der Klinik für Kinderheilkunde III, des Westdeutschen Tumorzentrums (WTZ) und des Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE): die Entwicklung eines neuen Therapieansatzes bei Hirntumoren im Kindesalter, der eine Protonenbestrahlung mit gezielt platzierten Nano-Goldpartikeln kombiniert.

„Eine Protonentherapie ist in der Regel dann angezeigt, wenn auf das Zielgebiet eine sehr hohe Dosis appliziert werden soll oder das umgebende gesunde Gewebe besonders empfindlich gegenüber Bestrahlung ist“, sagt Prof. Dr. Beate Timmermann, Direktorin der Klinik für Partikeltherapie und ärztliche Leiterin des WPE. Beides gilt in besonderem Maße etwa bei der Behandlung kindlicher Hirntumoren. Die effektive Behandlung beispielsweise eines hochmalignen Tumors wie des Medulloblastoms, so Prof. Timmermann, erfordere hohe Strahlendosen, was im sich entwickelnden kindlichen Hirngewebe zu strahlenbedingten Langzeitschäden führen könne. „Untersuchungen in verschiedenen präklinischen Modellen haben jedoch gezeigt, dass der therapeutische Effekt der Protonentherapie durch Gold-Nanopartikel, die als Additiv bzw. Sensitizer in unmittelbarer Nähe zum Tumor eingebracht werden, verstärkt werden kann“, fasst Prof. Dr. Stephan Barcikowski (CENIDE) die Ausgangslage des Forschungsprojektes SYNGOPRO („Synergistische Effekte von Gold-Nanopartikeln und Protonenbestrahlung bei der Behandlung von Hirntumoren im Kindesalter“) zusammen. Gold-Nanopartikel seien dabei für medizinische Anwendungen ideal geeignet, da sie chemisch sehr beständig sind und gemeinhin als hochgradig biokompatibel gelten. Therapieformen basierend auf Goldsalzen und Gold-Nanopartikeln sind bereits seit Jahrzehnten im klinischen Einsatz etabliert.

Ziel des interdisziplinären, translationalen Vorhabens ist es, den Protonen-Nanopartikel-Therapieeinsatz in präklinischen Modellen zunächst zu optimieren und dann bis zur klinischen Überprüfung weiterzuentwickeln. Prof. Timmermann: „Das Forschungskonsortium verfügt über die besondere Expertise in allen dafür notwendigen Disziplinen. Neben unserer eigenen, fundierten Erfahrung auf dem Gebiet der Protonentherapie gilt das im Besonderen für die pädiatrische Neuroonkologie, die Neurochirurgie und Neuropathologie sowie für die Nanopartikelsynthese und die Biotechnologie.“ Nun komme es darauf an, die vielversprechenden Ergebnisse aus den Voruntersuchungen in den Klinikalltag zu übertragen. „Damit die winzigen Partikel vor der Bestrahlung am Tumor ankommen, müssen sie zuvor optimal aufbereitet sein.  Und wir entwickeln geeignete Modelle, um das beurteilen zu können“, erläutert Prof. Dr. Alexander Schramm, Leiter des Labors für Molekulare Onkologie. „Zudem müssen wir exakte Rückschlüsse auf die spätere klinische Anwendung ziehen können“, bestätigt Dr. Stephan Tippelt, Oberarzt der Kinderklinik III. „Wir wollen herausfinden, ob und in welchem Maße die Partikel die Bestrahlungswirkung intensivieren. Dann kommt man eventuell mit weniger Strahlung aus; das wäre für die Kinder langfristig natürlich noch verträglicher.“

Weniger Strahlung bei gleicher oder gar größerer Effektivität, verkürzte Bestrahlungszeiten, ein geringeres Risiko von Spätfolgen: Die Vorteile des möglichen neuen Verfahrens eröffnen zukünftig durchaus noch weitere Einsatzfelder. Prof. Timmermann: „Neben den aktuell im Fokus stehenden Medulloblastomen soll der zu entwickelnde Therapieansatz perspektivisch auch bei anderen Tumoren getestet werden. Die Erschließung weiterer Indikationsgebiete im Bereich der Protonentherapie kindlicher Hirntumoren oder älterer Tumorpatienten mit Vorerkrankungen stellt ein weiteres Potential dieses Projektes dar.“ Eine Reduzierung des toxischen Potenzials durch eine kombinierte Protonen-Nanopartikel-Therapie würde die Einsatzmöglichkeit dieser unter Umständen lebenswichtigen Therapiemaßnahme gerade für die empfindlichsten Patienten wesentlich erleichtern. „Die Fördermittel aus dem Leitmarktwettbewerb ,LifeSciences.NRW‘ bringen uns diesem Ziel nun einen deutlichen Schritt näher.“

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.