Der Histotripsie-Ultraschall-Array-Wandler mit 700 kHz und 260 Elementen. (Marcin Szczepanski, Michigan Engineering) Ratten mit Leberproblemen Krebs haben die Wirksamkeit einer faszinierenden, nicht-invasiven Behandlung bewiesen.
Mit fokussiertem Ultraschall ist es Wissenschaftlern gelungen, bis zu 75 Prozent des Volumens eines Lebertumors zu zerstören. Die Behandlung scheint auch das Immunsystem der Ratten dazu anzuregen, den Rest zu übernehmen und zu beseitigen.
Bei 80 Prozent der Tiere schien der Krebs zerstört zu sein, ohne Anzeichen von Metastasen oder einem erneuten Auftreten in den drei Monaten, die sie überwachten, sagten die Forscher.
Die Histotripsie genannte Behandlung wird derzeit erprobt bei Menschen mit Leberkrebs .
„Die Histotripsie ist eine vielversprechende Option, die die Einschränkungen derzeit verfügbarer Ablationsmodalitäten überwinden und eine sichere und wirksame nicht-invasive Lebertumorablation ermöglichen kann.“ sagte der biomedizinische Ingenieur Tejaswi Worlikar der University of Michigan.
„Wir hoffen, dass unsere Erkenntnisse aus dieser Studie zukünftige präklinische und klinische Histotripsie-Untersuchungen motivieren werden, um das ultimative Ziel der klinischen Einführung der Histotripsie-Behandlung für Leberkrebspatienten zu erreichen.“
Die an der University of Michigan entwickelte und bahnbrechende Histotripsie scheint Patienten mit einer der tödlichsten Krebsarten neue Hoffnung zu bieten: Die Fünf-Jahres-Überlebensrate bei Leberkrebs liegt in den USA derzeit unter 18 Prozent.
Bei dieser Technik wird ein Ultraschallwandler eingesetzt, der nicht zu Bildgebungszwecken von inneren Strukturen reflektiert wird, sondern um Krebstumore physisch zu zerstören.
Die Funktionsweise beruht auf Ultraschallkavitation – ähnlich der Methode, mit der Fettzellen bei Behandlungen zur Gewichtsreduktion nicht-invasiv abgebaut werden. Ultraschallwellen werden auf den zu behandelnden Bereich gerichtet; Die Vibrationen erzeugen winzige Bläschen im Zielgewebe. Wenn die Blasen kollabieren oder platzen, wird das Gewebe zerstört und dieser Teil des Tumors zerstört.
Es ist oft nicht möglich, den gesamten Tumor zu bekämpfen. Die Art und Weise, wie die Raumforderungen positioniert sind, ihre Größe und ihr Stadium können Einfluss darauf haben, ob die Histotripsie sicher auf den gesamten Tumor angewendet werden kann.
Aber selbst eine Teilbehandlung führte bei 81 Prozent der behandelten Ratten zu einer vollständigen Rückbildung, stellten die Forscher fest. Im Gegensatz dazu zeigten 100 Prozent der Kontrollratten eine Tumorprogression.
„Unser Wandler, der an der [University of Michigan] entwickelt und gebaut wurde, liefert Ultraschallimpulse mit hoher Amplitude und Mikrosekundenlänge – akustische Kavitation –, um sich gezielt auf den Tumor zu konzentrieren und ihn aufzubrechen.“ sagte der biomedizinische Ingenieur Zhen Xu der University of Michigan.
„Selbst wenn wir nicht den gesamten Tumor angreifen, können wir dennoch eine Rückbildung des Tumors bewirken und auch das Risiko einer zukünftigen Metastasierung verringern.“
Für diese Studie wurde 22 Laborratten Leberkrebs implantiert. Die Hälfte blieb als Kontrollgruppe übrig, während die restlichen 11 mittels Histotripsie behandelt wurden, wobei zwischen 50 und 75 Prozent des Tumorvolumens angestrebt wurden.
Weitere drei Ratten wurden in geringerem Umfang behandelt, wobei die Histotripsie nur auf 25 Prozent des Tumorvolumens abzielte.
Nach der Behandlung wurden die Ratten eingeschläfert und seziert, um festzustellen, wie erfolgreich die Behandlung war. Die Forscher suchten nach Anzeichen von Progression, Metastasierung und Immunmarkern.
Die Prognose für die Kontrollratten war düster. Alle 11 zeigten Anzeichen einer Progression und Metastasierung. Innerhalb von drei Wochen erreichten die Tumoren die gemäß ethischen Protokollen maximal zulässige Größe und die Tiere wurden eingeschläfert.
Aber den behandelten Ratten erging es viel, viel besser. Die Behandlung verlief nicht nur ohne Komplikationen oder Nebenwirkungen, sondern die Mehrheit der Ratten – neun von elf – zeigte auch eine Tumorregression und erlebte für den Rest der Studie, etwa zehn Wochen, ein tumorfreies Überleben.
Frühere Histotripsiestudien hatten gezeigt, dass die Behandlung das Tumorvolumen wirksam reduziert. Die neue Arbeit zeigt, dass es offenbar auch die Überlebensraten nach der Behandlung deutlich erhöht.
„Diese Studie zeigte das Potenzial der Histotripsie für eine erfolgreiche nicht-invasive Tumorablation und die Verhinderung lokaler Tumorprogression und Metastasierung.“ Selbst bei teilweiser Ablation wurde bei 9 von 11 behandelten Ratten eine vollständige lokale Tumorregression beobachtet, ohne dass es bis zum 12-wöchigen Studienendpunkt zu einem Wiederauftreten oder einer Metastasierung kam, wie durch belegt MRT und Histologie“, schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
„Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Histotripsie im Vergleich zu Kontrollen möglicherweise nicht das Risiko der Entwicklung von Metastasen nach der Ablation erhöht.“ Zukünftige Studien werden weiterhin die Sicherheit, Wirksamkeit und biologischen Auswirkungen der Histotripsie untersuchen, um sie möglicherweise in die Klinik zu übertragen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Krebserkrankungen .