Radiodynamische Therapie: Licht nutzen, um Krebsbehandlungen zu verbessern – Physics World

Tumore können auf viele Arten zerstört werden. Bei der Strahlentherapie werden Strahlen ionisierender Strahlung eingesetzt, um die DNA zu schädigen und Tumorzellen zu zerstören. Ein weniger verbreiteter Ansatz ist die photodynamische Therapie, bei der ein lichtaktiviertes Medikament verwendet wird, um Krebszellen durch Mitochondrienschäden abzutöten. Dann gibt es noch die aufkommende Technik der radiodynamischen Therapie (RDT).

„Die radiodynamische Therapie ist die Kombination aus Strahlentherapie und photodynamischer Therapie“, erklärt Charlie Ma vom Fox Chase Cancer Center, der kürzlich auf der Veranstaltung sprach AAPM-Jahrestagung.

Bei der photodynamischen Therapie wird typischerweise sichtbares Laserlicht verwendet, um ein lichtempfindliches Medikament zu aktivieren, das vorzugsweise in Tumorzellen lokalisiert ist. Das aktivierte Medikament erzeugt hochgradig zytotoxischen Singulett-Sauerstoff, der zum Zelltod führt. Da das Laserlicht jedoch nur begrenzt in das Gewebe eindringt, wird die Technik hauptsächlich zur Behandlung von oberflächlichen Tumoren oder Stellen mit endoskopischem Zugang eingesetzt. Zur Behandlung tiefsitzender Tumoren, die mit der photodynamischen Therapie nicht erreicht werden können, nutzt RDT hochenergetische Photonenstrahlen, um den Photosensibilisator zu aktivieren.

„Bei der RDT verwenden wir 20 bis 30 Prozent der Dosis der Strahlentherapie“, erklärte Ma. „Und dann nutzen wir auch noch das Cherenkov-Licht.“ Er stellte fest, dass diese Cherenkov-Strahlung, die während der Strahlentherapie erzeugt wird, wenn der Behandlungsstrahl mit dem Gewebe des Patienten interagiert, eine nahezu identische Lichtverteilung wie die therapeutische Strahlungsdosisverteilung aufweist und daher leicht geplant werden kann.

Das Medikament reichert sich nicht nur im Primärtumor an, sondern wird auch von verteilten metastatischen Zellen absorbiert, die mit einer sehr geringen Dosis Cherenkov-Licht abgetötet werden können. „Jetzt macht RDT die Strahlentherapie zum ersten Mal nicht nur lokal und regional, sondern zu einer systemischen Behandlungstechnik“, sagte Ma.

Das Team von Fox Chase verwendet für die RDT ein Medikament namens 5-Aminolävulinsäure (5-ALA). 5-ALA wird von den Mitochondrien in Krebszellen aufgenommen, wobei die Aufnahme in Tumoren 10 bis 20 Mal höher ist als in normalem Gewebe. Im Inneren einer Krebszelle wird 5-ALA zu Protoporphyrin IX (PpIX) metabolisiert, einem Photosensibilisator mit einem Absorptionsspektrumspeak bei etwa 380–430 nm. Dies ist nicht ideal für das rote Laserlicht, das häufig für die photodynamische Therapie verwendet wird. Es passt jedoch hervorragend zum Cherenkov-Absorptionspeak bei 370–430 nm.

Präklinischer Beweis

In den letzten Jahren haben Ma und sein Team viele präklinische Studien mit verschiedenen Tumorzelllinien und verschiedenen Strahlungsenergien durchgeführt. Er teilte einige Ergebnisse einer großen Studie (mehrere hundert Tiere) mit, in der die RDT von tumortragenden Mäusen unter Verwendung von 100 mg/kg 5-ALA und 6, 15 oder 45 MV Photonenbestrahlung untersucht wurde.

Ma stellte fest, dass der Tumor äußerst aggressiv war und eine Strahlentherapie von 4 Gy allein nur etwa 10 % der Tumorzellen tötete. Darüber hinaus steigerte die RDT bei 6 MV die therapeutische Wirkung nicht signifikant. „Deshalb befürchteten die Menschen, dass das Tscherenkow-Licht nicht ausreicht“, bemerkte er. „Aber bei 15 und 45 MV sieht man eine viel stärkere Verzögerung des Tumorwachstums. Wir untersuchen immer noch, warum es zu dieser dramatischen Veränderung aufgrund der Energie kommt. Wir müssen den genauen Mechanismus dahinter finden.“

Das Team verwendete PET, um die Tumorschrumpfung nach der RDT sichtbar zu machen. Eine Woche nach der Behandlung waren die Tumoren bei den Kontrollmäusen gewachsen und hatten Metastasen gebildet, während die mit RDT behandelten Mäuse viel kleinere Läsionen und keine Metastasen aufwiesen. Ma beschrieb auch eine Studie über einen äußerst aggressiven Schilddrüsenkrebs bei Kaninchen. Eine Woche nach 3 Gy Strahlentherapie wuchs der Tumor immer noch. „Aber wenn wir RDT bei 3 Gy mit 5-ALA verwenden, war der Tumor auf den PET-Bildern nicht zu sehen.“ Er betonte, dass PET eine hervorragende Möglichkeit zur frühzeitigen Behandlungsbewertung darstellt und dabei helfen könnte, festzustellen, ob RDT bei einem Patienten wirksam wäre oder nicht.

Fox Chase führt derzeit eine klinische Studie zu RDT durch. In der ersten Phase der Studie wird die Dosissteigerung (sowohl Strahlendosis als auch Medikamentendosis) bei Tumoren im Spätstadium untersucht. Diese Phase habe nun die endgültige Dosisstufe erreicht, da nur noch drei Patienten übrig seien, sagte Ma und wies darauf hin, dass bisher in keinem Fall Vergiftungen aufgetreten seien. An anderer Stelle werden in einer zweiten RDT-Studie am Universitätsklinikum Münster Patienten mit einem ersten Glioblastom-Rezidiv untersucht.

Fälle aus dem wirklichen Leben

Abschließend präsentierte Ma Ergebnisse aus einer Reihe realer Fälle. „Sie werden gespannt sein, diese zu sehen“, sagte er dem Publikum und bemerkte, dass „normalerweise die Leute nicht glauben, dass es funktioniert, es sei denn, Sie haben einen Monat lang eine Bildgebung mit CT, MR oder PET.“

Im ersten Beispiel, einer Behandlung von Lebermetastasen, zeigte er, dass einen Monat nach der RDT die PET-Bildgebung ergab, dass keine Tumoren mehr vorhanden waren. Als nächstes stellte er einen Fall von Lungenkrebs mit Metastasen vor: „Man kann sehr dramatische Ergebnisse sehen, wenn Tumore nach RDT deaktiviert wurden“, sagte er.

Implantierbares Gerät bietet personalisierte photodynamische Therapie

Weitere erfolgreiche RDT-Behandlungen umfassten einen Speiseröhrenkrebs, einen Lungentumor mit mehreren Knochenmetastasen und einen Patienten, bei dem die Chemotherapie fehlgeschlagen war, der aber drei Tage nach der RDT gut ansprach. Ma stellte fest, dass die meisten Patienten an Krebs im Spätstadium litten und andere Behandlungen versagt hatten. „Wir sehen einen Effekt, also können wir hoffentlich ihre Überlebenschancen verbessern“, fügte er hinzu.

„RDT kann eine lokale, regionale und systemische Behandlung sein, die Strahlentherapie und photodynamische Therapie kombiniert“, schloss Ma. "Wir haben viel in vitro und in vivo Experimente, um sein therapeutisches Potenzial zu demonstrieren, und obwohl es nur wenige klinische Studien gibt, hoffe ich, dass wir in Zukunft weitere Ergebnisse erzielen und daraus etwas wirklich Nützliches machen werden.“

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/radiodynamic-therapy-harnessing-light-to-improve-cancer-treatments/