Über drei Jahre haben die Teams des Leipziger Innovationszentrums Computerassistierte Chirurgie – ICCAS und des Dresdner Nationalen Zentrums für Strahlenforschung in der Onkologie – OncoRay gemeinsam daran gearbeitet, nun ist es soweit: die Resultate ihrer erfolgreichen Forschung sind in der renommierten Fachzeitschrift „Cells“ erschienen.

Was hat die Forscherinnen und Forscher dazu motiviert, zusammenzuarbeiten und die beiden Behandlungsformen zu kombinieren? Sowohl der fokussierte Ultraschall als auch die Strahlentherapie werden als einzelne Verfahren bereits klinisch angewendet. Doch Bestrahlungen sind oft nicht ausreichend, um den Tumor zu vernichten und mit starken Nebenwirkungen verbunden. Von der Kombination mit den hochintensiven mechanischen Wellen des fokussierten Ultraschalls erhofften sich die Wissenschaftler bessere Ergebnisse bei der Strahlentherapie.

Ihre Theorie ist aufgegangen. Das ICCAS-Team an der Universität Leipzig konnte zunächst bei Laborversuchen nachweisen, dass die Vitalität von Krebszellen durch die Behandlung mit fokussiertem Ultraschall abnimmt. Sie reagieren danach sensibler auf Strahlung. Das bedeutet, dass mehr Tumorzellen absterben und die Strahlendosis gleichzeitig reduziert werden kann. „Dies wiederum könnte im klinischen Einsatz die Nebenwirkungen reduzieren und die Wirksamkeit verbessern“, erklärt Projektleiter Andreas Melzer. „Die Experimente deuten darauf hin, dass der Ultraschalleinfluss die Reparatur der durch die Bestrahlung erzeugten DNA-Schäden in den Krebszellen behindert.“

Sanft und gezielt

Um die neuartige Behandlungsmethode bei einer klinischen Anwendung zu steuern, sind Bildgebungsverfahren wie die Magnetresonanztomografie (MRT) notwendig. Damit kann die Therapie besser geplant und überprüft werden. Die SONO-RAY-Forscher haben gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik eine Kombination aus MRT und fokussiertem Ultraschall entwickelt und die Technologie am Leipziger Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie an Mäusen getestet. Das Ergebnis: ein vermindertes Tumorwachstum und keine erkennbaren Schäden an gesunden Organen.

In einer Pilotstudie am OncoRay in Dresden haben die Mediziner Patienten mit einem lokal begrenzten Prostatakarzinom mit dem MRT-gesteuerten fokussierten Ultraschall behandelt. Dabei ist das kranke Gewebe in der Prostata durch die Ultraschallwellen stark erhitzt und organerhaltend abgetragen worden. Die Ergebnisse der präklinischen Experimente sind vielversprechend. Mit weiteren Untersuchungen wollen die Forscher nun den Einsatz in klinischen Studien prüfen. Dafür ist es jedoch notwendig, die Technik weiterzuentwickeln. „Wir arbeiten am ICCAS an einem Robotersystem, das den fokussierten Ultraschall exakt zum Zielpunkt führen und die kombinierte Ultraschall-Strahlentherapie ermöglichen soll“, sagt Andreas Melzer. Gelingt das, könnten Krebstherapien langfristig effektiver werden und weniger Nebenwirkungen haben.