Personalisierte Krebstherapie: Mini-Tumore und digitale Zwillinge

06.03.2025

Darmkrebs verläuft bei Patientinnen und Patienten unterschiedlich, sodass herkömmliche Therapien oft nicht optimal anschlagen. Forschende der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, das Unternehmen ESQlabs und das Universitätsklinikum Bonn (UKB) arbeiten im Projekt "ISPOT-K" an einem Ansatz, der auf Organoiden und digitalen Zwillingen basiert.

Bild: Medizinisches Personal, das Bilder von menschlichen Zellen und Geweben in einer Laborumgebung betrachtet und analysiert

3D-Organoide werden aus Gewebe hergestellt, das so gezüchtet wird, dass es die Struktur und Funktion eines menschlichen Organs imitiert.

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Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kombinieren zwei zentrale Technologien:

3D-Organoide („Mini-Tumore“) aus Patientenproben: Diese Gewebestrukturen imitieren die Funktionalität von Tumoren und ermöglichen es, verschiedene Krebsmedikamente gezielt zu testen.

Digitale Zwillinge: Computergestützte Modelle simulieren die molekularen Reaktionen des individuellen Tumors auf eine Therapie und helfen, die optimale Dosierung zu bestimmen.

Mini-Tumore als Basis für den digitalen Zwilling

Am LIMES-Institut der Universität Bonn kultiviert die Forschungsgruppe von Jun.-Prof. Elena Reckzeh Tumorgewebeproben, die von Darmkrebspatientinnen und -patienten entnommen wurden. Diese werden in 3D-Organoide umgewandelt, die dann verschiedenen Medikamenten ausgesetzt werden. So kann vorhergesagt werden, welche Wirkstoffe individuell am besten wirken. Die Rekrutierung der Patientinnen und Patienten erfolgt in Zusammenarbeit mit Prof. Tim Vilz aus der Kolorektalchirurgie und Proktologie des Universitätsklinikums Bonn.

Computergestützte Modellierung für eine präzisere Therapie

Die erhobenen Daten werden mit patientenspezifischen Informationen wie genetischen und histologischen Merkmalen kombiniert. Diese Modellierung übernimmt die Arbeitsgruppe von Prof. Jan Hasenauer unter Leitung von Dr. Dilan Pathirana am Bonn Center for Mathematical Life Sciences. Hier werden intrazelluläre Signalwege analysiert, um Arzneimittelreaktionen besser vorherzusagen. Diese Forschung profitiert von den Exzellenzclustern Hausdorff Center for Mathematics und ImmunoSensation2 der Universität Bonn.

Personalisierte Dosierung dank digitalem Zwilling

Die Integration aller Daten übernimmt ESQlabs/MPSlabs, ein Unternehmen spezialisiert auf quantitative Systempharmakologie und digitale Zwillingstechnologie. Mit dieser Simulation kann ermittelt werden, wie ein Tumor individuell auf verschiedene Behandlungen reagiert. „Unsere Vision ist ein datengesteuerter Arbeitsablauf, der mit dem Testen von Organoiden beginnt und mit einer In-Silico-Simulation endet - im Grunde ein 'virtueller Patient', der die Ärzte zur effektivsten Therapie führt“, erklärt Dr. Christian Maass, Projektleiter bei MPSlabs/ESQlabs.

Vorteile: Wirksamere Therapien und weniger Tierversuche

Durch den Einsatz personalisierter Behandlungsstrategien können:

Unwirksame Therapien reduziert und gezielte Medikationen ermöglicht werden.

Kosten gesenkt werden, da ineffiziente Therapien vermieden werden.

Tierversuche verringert werden, indem bereits im Labor und am Computer getestet wird, wie ein Tumor auf eine Behandlung reagiert.

„ISPOT-K hat das Potenzial, die personalisierte Therapie für Darmkrebs zu revolutionieren. Wir stellen uns vor, dass diese leistungsstarke Kombination die sicherste und wirksamste Therapie liefert, die auf jeden einzelnen Patienten zugeschnitten ist.“ führt Jun.-Prof. Dr. Elena Reckzeh aus.

MEDICA.de; Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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