Forscher nutzen die 3D-Drucktechnologie zum Drucken von Tumoren, um die Krebsimmuntherapie voranzutreiben

Kürzlich erfuhr Mohou.com, dass Forscher am Leiden Drug Research Center ein bahnbrechendes medizinisches Modell entwickelt haben, das mithilfe eines 3D-Druckers Mikrotumoren in einer Umgebung erzeugt, die menschlichem Gewebe sehr ähnlich ist, und so die Entwicklung einer Krebsimmuntherapie vorantreibt. Sie entwickelten außerdem eine Methode, um die Interaktionen dieser Tumoren mit Immunzellen während des Tests in Echtzeit zu überwachen.

„Wir haben diesen Ansatz verwendet, um die Wirksamkeit verstärkter T-Zellen und bispezifischer Antikörper zu testen. Dadurch wird sichergestellt, dass nur die vielversprechendsten Arzneimittelkandidaten in die weitere Forschung und klinische Entwicklung gelangen“, sagte Anita Liao, Doktorandin an der Universität Leiden.
Immuntherapie Krebszellen sind geschickt darin, sich der Entdeckung zu entziehen – indem sie verschiedene Strategien anwenden, um dem Immunsystem zu entgehen und sogar Angriffe abzuwehren. Die Immuntherapie hilft dem Immunsystem, Krebszellen zu identifizieren, anzugreifen und letztendlich zu zerstören. Dies kann durch die Stärkung des Immunsystems mit Medikamenten (wodurch Krebszellen leichter erkennbar werden) oder durch die künstliche Verstärkung von T-Zellen erreicht werden. Die Forschung an der Universität Leiden konzentriert sich auf innovative Teststrategien für die beiden letztgenannten Ansätze.

T-Zellen sind spezialisierte Immunzellen, die Krebszellen angreifen können, und Rezeptoren auf ihrer Oberfläche fungieren als Antennen zur Identifizierung von Krebszellen. Indem man die T-Zellen eines Patienten isoliert, sie mit besseren Antennen ausstattet und sie zurück in den Blutkreislauf transfundiert, können die T-Zellen so manipuliert werden, dass sie Krebszellen effektiver erkennen und angreifen. Bispezifische Antikörper binden mit einem Tentakel an T-Zellen und mit dem anderen an Krebszellen und helfen den T-Zellen dabei, Krebszellen zu lokalisieren und zu zerstören. Traditionell wurden neue Immuntherapien getestet, indem man Tumorzellen, T-Zellen und manchmal auch Antikörper zusammen in einer Schale wachsen ließ und ihre Wechselwirkungen beobachtete. Allerdings spiegelt dieser Ansatz die Komplexität des menschlichen Körpers nicht genau wider. „In einer Schale wachsen die T-Zellen zwischen den Tumorzellen und können sofort damit beginnen, sie abzutöten. Tatsächlich müssen die T-Zellen zuerst zum Tumor navigieren, was die Komplexität erhöht“, sagte Erik Danen, Professor für die Entdeckung von Krebsmedikamentenzielen. Live-Überwachung von 3D-gedruckten Tumoren Forscher haben ein realistischeres bionisches Modell mithilfe von 3D-gedruckten Tumoren entwickelt, die in Kollagengel eingebettet sind. „Dieses Gel simuliert menschliches Gewebe“, sagte Anita Liao. „Wir verwendeten einen 3D-Biodrucker mit einer speziellen Nadel, um Tumorzellen in das Gel zu injizieren und so kleine dreidimensionale Tumoren zu erzeugen. Sie wuchsen und drangen in das Gel ein, ganz ähnlich wie echte Tumore.“ Als nächstes fügen Sie T-Zellen hinzu, die ihren Weg zum Tumor finden müssen. Die Methode ist mit hohem Durchsatz ausgestattet und eignet sich zum Testen verstärkter T-Zellen.

Darüber hinaus entwickelte das Team ein System zur Überwachung dieser 3D-gedruckten Tumore in Echtzeit mithilfe eines automatisierten Mikroskops. So konnten sie beobachten, was in und um die Tumoren herum geschah, und Immunzellen verfolgen. „Wir können nicht nur sehen, ob und wie die verstärkten T-Zellen und Antikörper funktionieren, sondern wir können auch die Abwehrstrategien der Tumorzellen untersuchen“, sagt Erik Danen. Der Einsatz der neuen Methode hat sich beim Testen verschiedener bispezifischer Antikörper bewährt. Die Forscher fanden heraus, dass nicht alle Antikörper wirksam waren – im Gegensatz zu den Vorhersagen älterer Modelle. Erik Danen sagt: „Im neuen, komplexeren Modell haben wir beobachtet, dass die wirksamsten Antikörper nicht nur T-Zellen aktivierten, sondern auch die Produktion von Signalmolekülen auslösten, die mehr T-Zellen anlockten. Mit dem alten Ansatz hatten die Antikörper keine Chance.“ „Unsere neue Methode wird dazu beitragen, die wirksamsten Antikörper für die weitere klinische Entwicklung neuer Behandlungen für Brust- und Augenkrebs zu identifizieren“, sagte Dr

Das Team hat sein Modell verwendet, um verbesserte T-Zell-Rezeptoren zu testen. Sie evaluieren beispielsweise einen Rezeptor, der von Mirjam Heemskerk, einer Immunologin am Leiden University Medical Center, zur Behandlung von Augenkrebs entwickelt wurde. Sie arbeiten außerdem mit dem Immunologielabor von Reno Debets am Erasmus Medical Center in Rotterdam zusammen, um neue Rezeptoren für die Behandlung von Brustkrebs zu testen. Erik Danen sagte: „Unser Modell hat erfolgreich vorhergesagt, welche Rezeptoren in Mausmodellen wirksam sind. Diese verbesserten Rezeptoren sind nun bereit für klinische Studien an echten Patienten. Wir hoffen, dass unsere Studie einen wichtigen Schritt vorwärts bei der Auswahl von Optionen für Krebspatienten darstellt.“ wichtiger Schritt vorwärts in der Entwicklung optimaler Behandlungen.“