Historie der Chemosensitivitätstests und neue Möglichkeiten

Therapieempfehlungen basieren in der Regel auf den Therapieansprechraten, die in großen Studienkohorten erzielten werden.

Die Vielfalt der pathologischen Prozesse und Resistenzmechanismen bei Krebserkrankungen macht es jedoch schwierig, die am besten passende Therapie für den individuellen Patienten auszuwählen.

Die Idee der präklinischen Testung der Chemosensitivität ist, die relative Effektivität von verschiedenen Medikamenten auf den individuellen Patiententumor bereits vor dem klinischen Therapiebeginn zu ermitteln.
Die Fortschritte im Verständnis der zellulären und molekularen Biologie des Krebses hat zur Identifikation von Onkogenen und Tumorsuppressorgenen geführt, die für die Entstehung und Progression der Krebserkrankung verantwortlich sind. Die Anwendung von sogenannten prädiktiven Markern, also Faktoren, die ein Ansprechen auf ein bestimmtes Medikament definieren, beginnt langsam die Therapieauswahl in der Onkologie zu verändern. Dieses Feld wird seit einigen Jahren wissenschaftlich sehr stark bearbeitet und ist ein wichtiger Baustein der Personalisierten Medizin. Zusätzlich zu diesen Möglichkeiten haben sich die Chemosensitivitäts-/Chemoresistenz-Tests über die letzten Jahrzehnte entwickelt. Retrospektive und prospektive klinische Studien haben gezeigt, dass die Chemosensitivitäts-Tests in der Lage sind, insbesondere die Chemoresistenz mit einer hohen Trefferwahrscheinlichkeit vorherzusagen. [1,2]

Das Wissen über den Status des Ansprechens zu den einzelnen Medikamenten hat einen signifikanten Einfluss auf Therapieentscheidung und Verlauf.
Bezogen auf die Testung von Chemoresistenz könnte ein solcher Test dem Arzt ermöglichen, frühzeitig die Medikamente zu identifizieren, die voraussichtlich am besten auf den individuellen Patiententumor wirken. [3,4,5,6,7]


Historie
Ab ca. 1950 wurden erstmalig Tumorproben auf ein Ansprechen auf Medikamente untersucht. Black und Spear (1954)11 veröffentlichten eine Untersuchung, in der sie das Ansprechen von Tumoren aus Patienten in vitro untersuchten. Dabei fanden sie heraus, dass ihr Testsystem gut in der Vorhersage von Resistenzen war. Dieses Testsystem wurde über die Zeit verbessert und wurde vom National Cancer Institute für deren Programm zur Entwicklung und Entdeckung von Krebsmedikamenten15 benutzt.
Der zweite wichtige Ansatz wurde von Puck und Marcus ebenfalls in den 1950er entwickelt.17 Sie benutzten ein Agar-basiertes Zellkultur-System, das preferentiell das Wachstum von transformierten Zellen unterstützt, während nicht-transformierte Zellen nicht proliferieren.17 Ihre Erkenntnisse führten zum Agar-basierten humanen Tumorstammzellen-Chemosensitivitätstest in den frühen 1970ern.1819202122 Für den Test wurden verschiedene Bezeichnungen verwendet: „Clonogenic Assay“, „Human Tumor Stem Cell (HTSC) Assay“, „Human Tumor Clonogenic Assay“ oder auch „Colony Forming Assay“. Dieses Testsystem hatte jedoch technische Schwierigkeiten und so lag die erfolgreiche Durchführbarkeit des Tests bei unter 50 % mit einer Testdauer von bis zu drei Wochen.
In den 80er Jahren gelangen weitere Fortschritte[8,9,10,12,13,14,16], die eine erfolgreiche Durchführung des Tests bei über 85 % der Messungen bei einer Testdauer von 5 Tagen ermöglichte.
Die Spezifität des Diagnostikverfahrens wurde verbessert und die Chemoresistenz konnte mit einer hohen Genauigkeit vorausgesagt werden.[23,24,25,26]


Die Alternative: der neue SpheroTest

Seit 2009 bietet die Münchner Firma Spherotec ein auf diesen Erkenntnissen basierendes neues Verfahren an, den SpheroTest. Dieser löst die bisherigen Herausforderungen bei der Übertrag- und Vergleichbarkeit der in-vitro Ergebnisse auf das in-vivo Therapieansprechen. Darüberhinaus bietet er nicht nur eine Aussage zur Chemoresistenz, sondern auch zur Chemosensitivität der einzelnen Therapeutika.
Beim SpheroTest werden aus einer humanen Tumorgewebeprobe innerhalb von 48h gewebespezifische 3D-Mikrotumore nach einem patentierten Verfahren gezüchtet. Diese Sphäroid-Mikrotumore imitieren die für das Therapieansprechen im Patienten relevante Komplexität und Heterogenität menschlicher Tumore sehr viel besser als alle herkömmlichen Zellkulturverfahren.(3D Cell Culture Dr. John Comley 2010 Drug Discovery World Summer). Hieraus resultiert eine hohe Vorhersagbarkeit für das klinische Therapieansprechen. Dies ist durch gut dokumentierte Kasuistiken[51,52] belegt und wird derzeit in klinischen Studien evaluiert: – neoadjuvant bei Brustkrebs (SpheroNeo-Studie, Abschluss 2013), – adjuvant beim kolorektalen Karzinom (SpheroPCT-Studie, Rekrutierung bis 2013) – beim primären und rezidivierenden Ovarialkarzinom (SpheroID-Studie, Rekrutierung bis 2013). – neoadjuvant beim Magenkarzinom (SpheroGI-Studie, Rekrutierung bis 2014)

Der zentrale Nutzen von in vitro gezüchteten Mikrotumorgeweben liegt in ihrem Einsatz zur Selektion effizienter Medikamente in Mono- und Kombinationstherapie für den individuellen Krebspatienten vor Beginn der medikamentösen Behandlung.

Erstmalig wird dem behandelnden Arzt eine tumorbiologisch
relevante Rationale zur Auswahl der bestgeeigneten Therapeutika
zur Verfügung gestellt. Es können nicht nur Zytostatika, sondern
auch hochpreisige molekulare Therapeutika (z.B. Antikörper,
niedermolekulare Substanzen) getestet werden.

Folglich handelt es sich nicht um eine konventionelle ex-vivo
Chemosensibilitätstestung, sondern um eine grundlegend neue
Methode, die bislang noch nie in einer deutschen Klinik etabliert war.

Die Durchführung des SpheroTests erfolgt obligat in folgenden Arbeitsschritten:
1. Aufarbeitung von Tumorfrischgewebe zur Herstellung einer Zellsuspension aus Biopsie- oder OP-Material.
2. Kultivierung der Zellen entsprechend der proprietären Kulturbedingungen als dreidimensionale Mikrotumorgewebe.
3. Funktionelle Wirksamkeitstestung indikationsspezifischer Medikamente aller Wirkstoffklassen (z.B. Zytostatika, Antikörper, niedermolekulare Substanzen) in Mono- oder Kombinationstherapie.
4. Quantitative Erfassung der wirkstoffinduzierten Zellhemmung bei Tumor- und Stromazellen.

SpheroTest für die Regelversorgung
Aufgrund der Fülle an positiven Daten in der Grundlagenforschung, in der Entwicklung innovativer Krebsmedikamente und im klinischen Einsatz wird der SpheroTest für die Behandlungsplanung solider Tumore heute bereits von ausgewählten Spezialisten z.B. bei Mamma-, Ovarial-, Dickdarm-, Magen-, Bronchial-, Pankreaskarzinom eingesetzt.
Obwohl der SpheroTest heute schon in der Therapieauswahl sehr hilfreich ist, wird er erst nach Abschluss der klinischen Studien in medizinische Leitlinien und die Regelversorgung von Krebspatienten aufgenommen werden.
Die gesetzlichen Krankenkassen erstatten den SpheroTest daher heute auf Einzelfallbasis, während die privaten Krankenkassen in der Regel die Kosten für das Diagnostikverfahren übernehmen.
© 2013
Spherotec GmbH
Am Klopferspitz 19
82152 Martinsried



Die Grundlage des Textes sind u.a. die für Spherotec angepasste und gekürzte Wikipedia Einträge zu „Chemosensitivitätstest“ und „Multizelluläre Tumorspäroide“ (Stand 15.11.2012). Neben den hier referenzierten Quellen sind hier deshalb weitere die Historie und die heutigen Möglichkeiten der Chemosensitivitätstests darstellende Arbeiten aufgeführt:

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