Bei der Suche nach Krebsbehandlungen nutzen Forscher Strukturen, die „Tumorsphäroide“ genannt werden. Jetzt ist ein neuer Weg zur Herstellung dieser Strukturen aus einfachen Komponenten entstanden, der es ermöglicht, diese wertvollen Forschungswerkzeuge kostengünstig und zuverlässig herzustellen.
In der Welt der Krebsforschung ist die Erzeugung von Tumorsphäroiden und deren Züchtung zu intakten Krebstumoren ein wichtiger Teil der Prüfung von Krebsmedikamenten und anderen Krebsbekämpfungsansätzen. Im Labor gezüchtete Tumore helfen dabei, die Vorgänge im Körper nachzubilden, wenn sich Krebs ausbreitet, und bieten so eine „realistischere“ Möglichkeit, Chemotherapie und andere Behandlungen genau zu testen.
Beispielsweise werden Zellen im zentralen Teil eines Tumors häufig hypoxisch, d. h. sie erhalten weniger Sauerstoff als die umliegenden Zellen und sind daher resistenter gegenüber Medikamenten, die sie zerstören sollen. Tumorsphäroidkulturen tragen dazu bei, diesen Zustand zu reproduzieren, und geben Forschern bessere Werkzeuge an die Hand, um den Zustand besser zu entschlüsseln, als dies mit 2D-Laborkulturen möglich wäre.
Forscher am Brigham and Women's Hospital (BWH) in Boston weisen darauf hin, dass aktuelle Methoden zur Herstellung von Tumorsphäroiden teuer und zeitaufwändig sind und zu inkonsistenten Ergebnissen führen können. Um dieses Problem zu lösen, haben sie ein sogenanntes „DIY“-Gerät entwickelt, das in Teilen weniger als 7 US-Dollar kostet und 4.000 Tumorkugeln pro Minute erzeugen kann.
Das Gerät besteht aus einer Düse, die in einer Algenlösung suspendierte Krebszellen ausstößt. Das Spray durchläuft einen Bereich, in dem ein einfacher Vibrationsmotor – derselbe, der auch in Mobiltelefonen verwendet wird, um Benutzer zu warnen, wenn der Ton aus ist – die Lösung schüttelt, wodurch verhindert wird, dass die gesprühten Partikel verklumpen und sich zu gleichmäßig großen Partikeln formen.
Mit der Methode gelang es, dieses Ziel zu erreichen, und die Forscher stellten anschließend fest, dass die Sphäroide bei der Kultivierung zu Tumoren heranwuchsen, die die Eigenschaften von Tumoren in vitro nachahmten, einschließlich der Bildung eines arzneimittelresistenten hypoxischen Kerns. Sie reagierten auch wie erwartet auf die Chemotherapie.
„Wir haben eine einfache DIY-Methode für zuverlässige präklinische Tests von Krebsmedikamenten entwickelt“, sagte der Co-Autor der Studie, Hae Lin Jang vom BWH Center for Engineering Therapeutics. „Die Kosten für die Ausrüstung stellen oft ein Hindernis für die Krebsforschung dar. Kostengünstige, einfach zu bedienende Systeme wie unseres sind entscheidend für die Demokratisierung der Krebsforschung und die Verbesserung der Zugänglichkeit der Wissenschaft.“
Zu diesem Zweck macht das Forschungsteam seinen DIY-Ansatz in einem Artikel, der diese Woche in der Fachzeitschrift Devices veröffentlicht wurde, anderen Wissenschaftlern zugänglich.
„Zusammenfassend gehen wir davon aus, dass die in dieser Studie bereitgestellte Schritt-für-Schritt-DIY-Anleitung bei der Einrichtung dieses einfachen Tools in jedem Krebsbiologielabor hilfreich sein wird. Die Benutzerfreundlichkeit und die schnelle Erzeugung standardisierter Tumorsphäroide könnten eine leistungsstarke Plattform zum Testen molekularer Mechanismen und zum Screening von Arzneimitteln unter Bedingungen bieten, die das pathophysiologische Umfeld besser widerspiegeln“, schreiben die Forscher.