Alternativmethoden: Entwicklung und Validierung eines humanen Brustkrebs-Explantat-Modells (MammaExplant) - Testung potentieller Therapeutika im Explantat-Modell

Abstract

Die ursprüngliche Aufgabenstellung umfasste die Entwicklung eines Brusttumor-Explant-Modells, welches Tierversuche zum Zwecke der Etablierung von Brusttumor-Modellen (z.B. für die Austestung neuer und zielgerichteter Antikrebs-Medikamente) langfristig systematisch ersetzen soll. In solchen Explantaten echter humaner Tumore kann eine Vielzahl von molekularen Markern – zum Beispiel Oberflächenproteine oder sezernierte Zytokine - nachgewiesen und damit tumor-assoziiertes Wissen, was der Therapieauswahl für den Patienten zugutekommt, generiert werden. Die humanen Explantate enthalten neben den Krebszellen auch gesundes Gewebe, Stroma sowie Patienten-spezifische Immunzellen, welche das Wachstum des Tumors fördern oder hemmen. Die intakte Tumor-Mikroumgebung als entscheidendes Charakteristikum des Explant-Modells bildet nicht nur die klinische Heterogenität realistisch ex-vivo ab, sondern erlaubt die mechanistische Aufklärung von Wirkmechanismen bzw. von möglichen Gründen einer Therapieresistenz. Molekulare Analytik von Tumor- und Immunzellen wurden genutzt, um ein deutlich erweitertes Bild der Tumorfunktionalität und Heterogenität im Kontext der Immunzellaktivierung zu liefern. Neueste Proteomanalysetechniken sind dabei, die bisherige die RNA-Analytik zu ergänzen. Die Ergebnisse des Verbundprojekts werden derzeit für eine Publikation in einer führenden Fachzeitschrift vorbereitet und in Absprache mit den beteiligten Firmen für Patentierungen genutzt. Zum Zeitpunkt der Antragstellung befanden sich eine Vielzahl von Brustkrebs-Therapeutika in der präklinischen Entwicklung, um neue Therapeutika für die schwer therapierbare metastasierende Form von Brustkrebs zu entwickeln. Die zur Verfügung stehenden, meist murinen, Modelle waren jedoch in ihrer Aussagekraft eingeschränkt. Aufgrund dessen wurden präklinische Modelle ausgebaut, welche die menschliche Erkrankung möglichst realitätsnah nachstellen. Explantatmodelle haben sich hierbei tatsächlich als die am nächsten an die Tumor-Wirklichkeit (Komplexität) herankommenden präklinischen Modelle etabliert. Die Firma Syntab hat im Rahmen des Projekt MammaExplant ihren neuartigen synthetischen Antikörper (Immune system engager, kurz ISEr) der Firma Navitect zur Verfügung gestellt. Firma Navitect hat dann Explantatmodelle mit Brustkrebsproben aus Aachen etabliert und Tumor Response-bezogen analysiert, nachdem diese Mammakarzinome taggleich von einem Kurier vom Klinikum Aachen nach Heidelberg transportiert wurden (organisiert durch die RWTH cBMB, der zentralisierte Biobank der Medizinischen Fakultät in Aachen). Die vergleichende Untersuchung des Proteoms von Mensch und Maus durch die AG Bartneck hat gezeigt, dass ein sehr wichtiger Unterschied zwischen humanen Explantat-Kulturen und dem Mausmodell in dem Komplementsystem besteht. Das Komplementsystem besteht im Körper aus einer Reihe von Proteinen, welche Bakterien abwehren, indem Sie diese eliminieren. Aber auch für die Interaktion zwischen Immunzellen und Tumorzellen ist das Komplementsystem wichtig. Durch das erfolgreich etablierte Brustkrebs-Explantatmodell konnte somit erfolgreich eine Erweiterung der diagnostischen Möglichkeiten für die Brustkrebspatientinnen erschlossen werden, deren Umsetzung in den klinischen Alltag aber noch der Einbindung von weiteren Stakeholdern in der Krankenversorgung bedarf. Darüber hinaus wurden zahlreiche neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu Brusttumor-relevanten Molekülen wie ITIH5 gewonnen, die in zukünftige Publikationen einfliessen werden.