Krebsbekämpfende Bakteriencocktails könnten personalisierte Behandlung ermöglichen
Forscher der Penn State haben einen neuen Ansatz entwickelt, bakteriellen Produkten in Mischungen – sogenannten Cocktails – einzusetzen, um Blasenkrebs zu bekämpfen. Sie testeten ihre Mischungen aus guten und schlechten Bakterien an Patiententumorproben und in Mäusen und stellten fest, dass die Cocktails die Fähigkeit des Immunsystems, Krebs zu bekämpfen, deutlich erhöhen. Die Arbeit, die am 2. Dezember in Nature Communications veröffentlicht wurde, erläutert, wie der Ansatz auf die individuellen Gesundheitsbedürfnisse eines Patienten zugeschnitten werden könnte, während er eine effizientere Behandlung zu Kosten anbietet, die mit bestehenden Krebsbehandlungen vergleichbar oder niedriger sind.
In This Article:
- BCG-Immuntherapie: Das einzige zugelassene bakterielles Vorgehen und seine Optimierungspotenziale
- AI-optimierte MPC-Immuntherapie: Personalisierte Bakterienprodukt-Cocktails
- Tierversuche in Mäusen zeigen deutliche Verbesserungen der Überlebensaussichten
- Ausblick: Weiterentwicklung und Ausweitung auf weitere Krebsarten
- Autoren, Förderer und weitere Informationen
BCG-Immuntherapie: Das einzige zugelassene bakterielles Vorgehen und seine Optimierungspotenziale
BCG-Immuntherapie ist derzeit die einzige zugelassene Methode der bakteriellen Immuntherapie in der Klinik. Trotz dieser Alleinstellung bietet sie laut Wong noch erhebliches Optimierungspotenzial. „Menschen haben die Verbindung zwischen bakterieller Infektion und Krebsregression seit den 1800er-Jahren erkannt“, sagte Wong und hob hervor, dass es mehr als ein Jahrhundert gedauert habe, bis dieses Verständnis zu einer tatsächlichen Behandlung mit BCG geworden ist. „Diese Art der Immuntherapie, die auf einen einzelnen Bakterienstamm angewiesen ist, wirkt nur bei einem Teil der Patienten. Wir wissen nun, dass unser Immunsystem jeden Tag mit Tausenden unterschiedlicher Bakterien interagiert, was viele neue Möglichkeiten eröffnet und Behandlungen effektiver machen kann.“ Der Ansatz des Teams, der als Mikrobielle Produkt-Cocktail (MPC) Immuntherapie bezeichnet wird, verwendet mikrobiologische Produkte aus Bakterien statt lebender Bakterien wie bei BCG. Diese Nutzung der Produkte ermöglicht Forschern eine bessere Kontrolle während der Behandlung und erleichtert das Testen weiterer Mischungen, ohne das Risiko, dass schädliche Bakterien Patienten krank machen. Um die konkreten Mischungen zu bestimmen, entwickelten die Forscher ein künstliche Intelligenz (KI)-Modell, das sowohl die Zusammensetzung als auch die relative Dosierung der mikrobiellen Produkte optimiert, und testeten diese KI-optimierten Cocktails in Tumor-Organoiden – Mini-Tumoren, die aus dem Tumorgewebe eines Patienten stammen – um zu bewerten, wie gut jeder Cocktail die Immunreaktion aktiviert. Dieser Ansatz ermöglicht eine personalisierte MPC-Immuntherapie für jeden einzelnen Patienten. „Durch die Durchführung einer kleinen Reihe von Tests an den Organioiden im Labor können wir sehen, wie gut der Tumor eines Patienten Immunzellen anzieht, ob er sich wie ein entzündeter, heißer Tumor verhält und welcher Cocktail am besten für ihn funktioniert“, sagte Wong. „Unter Nutzung dieser Informationen kann unser System schnell auf die effektivste Behandlung hinweisen.“
AI-optimierte MPC-Immuntherapie: Personalisierte Bakterienprodukt-Cocktails
Der MPC-Ansatz nutzt mikrobielle Produkte statt lebender Bakterien und setzt ein KI-Modell ein, das Zusammensetzung und Dosierung optimiert. Die Forscher testen diese KI-optimierten Cocktails in Tumor-Organoiden, um zu bewerten, wie gut sie die Immunreaktion aktivieren. Dieser Prozess ermöglicht die MPC-Immuntherapie, individuell auf jeden Patienten zugeschnitten. „Durch die Durchführung einer kleinen Reihe von Tests an den Organioiden im Labor können wir sehen, wie gut der Tumor eines Patienten Immunzellen anzieht, ob er sich wie ein entzündeter, heißer Tumor verhält und welcher Cocktail am besten für ihn funktioniert“, sagte Wong. „Unter Nutzung dieser Informationen kann unser System schnell auf die effektivste Behandlung hinweisen.“
Tierversuche in Mäusen zeigen deutliche Verbesserungen der Überlebensaussichten
Zur Bestätigung ihrer Ergebnisse testeten die Forscher ihre Cocktails an Mäusen mit Blasenkarzinom, eine herkömmliche Methode zur Vorabprüfung immuntherapeutischer Behandlungen. Die Methode verdoppelte laut Wong die Langzeit-Überlebensraten beim Krebs im Vergleich zur BCG-Immuntherapie deutlich. Zusätzlich zeigte sich bei Mäusen, die mit der MPC-Methode behandelt wurden, eine erhöhte Präsenz von Krebs bekämpfenden Immunzellen, was demonstrierte, wie personalisierte Cocktails die Abwehrreaktion des Immunsystems gegen Krebs verbessert.
Ausblick: Weiterentwicklung und Ausweitung auf weitere Krebsarten
Ausblick: Das Team plant, seine Technik weiterzuentwickeln und auf andere Krebsarten auszudehnen. Obwohl die Behandlung derzeit nur Blasenkrebs adressiert, erklärte Wong, dass dieser Immuntherapie-Ansatz potenziell angepasst werden könnte, um verschiedene andere Krebsarten zu behandeln. „Wir stehen erst am Anfang dessen, was dieser Ansatz leisten kann,“ sagte Wong. „Während wir die Entwicklung fortsetzen, werden wir besser verstehen, wie das Immunsystem mit Bakterien interagiert und wie wir es nutzen können, um Krebs zu bekämpfen. Unsere Hoffnung ist, dass dieser Ansatz eines Tages zu einer bevorzugten Option für eine effiziente, sichere und personalisierte Krebsbehandlung wird.“
Autoren, Förderer und weitere Informationen
Zu den Penn State-Co-Autoren gehören Yue Yan, die kürzlich ihren Doktortitel in Bioengineering und Biomedizinischer Technik erhalten hat; Sijia Yang, Doktorandin der Biomedizinischen Technik; Guoli Chen, außerordentlicher Professor für Pathologie und Laboratoriumsmedizin am Penn State College of Medicine; und David J. DeGraff, außerordentlicher Professor der Urologie am Penn State College of Medicine. Weitere Koautoren sind Kathleen E. Mach, Senior Research Scientist an der Stanford University School of Medicine, und Joseph C. Liao, Professor der Urologie an der Stanford University School of Medicine. Diese Forschung wurde durch die National Science Foundation und die National Institutes of Health unterstützt. An der Penn State arbeiten Forscher daran, reale Probleme zu lösen, die die Gesundheit, Sicherheit und Lebensqualität von Menschen in der Commonwealth, im Land und weltweit betreffen. Seit Jahrzehnten hat die bundesweite Forschungsförderung Innovationen vorangetrieben, die unser Land sicherer, unsere Industrien wettbewerbsfähiger und unsere Wirtschaft stärker machen. Kürzungen der bundesweiten Mittel bedrohen diesen Fortschritt. Erfahren Sie mehr über die Auswirkungen von Bundeskürzungen der Forschung auf unsere Zukunft unter Research or Regress. Falls Sie Probleme beim Zugriff auf diesen Inhalt haben oder ihn in einem anderen Format wünschen, senden Sie bitte eine E-Mail an Penn State Health Marketing & Communications. Prüfen Sie jetzt Ihren Posteingang oder Ihren Spam-Ordner, um Ihre Anmeldung zu bestätigen.
