Hirntumor mit Licht ausschalten

Hirntumoren zählen weiterhin zu den schwierigsten Herausforderungen der Onkologie – medizinisch wie auch therapeutisch. In Europa werden jährlich rund 100.000 neue Fälle von primären Hirn- und ZNS-Tumoren diagnostiziert, etwa 80.000 Menschen sterben daran. In Deutschland liegt die Zahl der Neuerkrankungen bei rund 7.000 bis 8.000 pro Jahr, in der Schweiz bei etwa 600 der rund 45.000 Krebsneuerkkrankungen pro Jahr in der Eidgenossenschaft. Besonders aggressive Formen wie das Glioblastom oder hochgradige Astrozytome sind trotz multimodaler Therapie mit Operation, Bestrahlung und Chemotherapie nur schwer kontrollierbar. Die Fünf-Jahres-Überlebensrate liegt hier häufig unter zehn Prozent.

Lichtaktivierung von Wirkstoffenzymen

Vor diesem Hintergrund rücken neue Therapieansätze in den Fokus. Ein Forschungsteam der Empa und des Krankenhausverbundes HOCH Health Ostschweiz entwickelt derzeit sogenannte Nanozyme – nanostrukturierte Materialien mit enzymähnlicher Funktion. Diese sollen während neurochirurgischer Eingriffe direkt im Tumorgewebe eingesetzt und anschließend durch Nahinfrarotlicht aktiviert werden.

Der Ansatz adressiert ein zentrales Problem der Hirntumor-Therapie: die Blut-Hirn-Schranke, die viele systemisch verabreichte Medikamente nicht überwinden können. „Da Krebszellen einen besonders aktiven Stoffwechsel haben, reichern sich die Wirkstoffe spezifisch im Tumorgewebe an“, erklärt Projektleiter Giacomo Reina. Die Nanozyme könnten dort gezielt zytotoxische Effekte auslösen, etwa durch die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies oder die Aktivierung von Wirkstoffvorstufen.

Die Technologie befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium, soll aber innerhalb von vier Jahren für erste klinische Tests vorbereitet werden. Ziel ist eine minimalinvasive Ergänzung bestehender Therapien – mit der Hoffnung, insbesondere Rückfälle zu reduzieren, die bei aggressiven Hirntumoren in bis zu 70 Prozent der Fälle auftreten.

Hirntumoren bleiben eine therapeutische Herausforderung

Parallel dazu arbeitet die Pharmaindustrie an unterschiedlichen Ansätzen, um die Prognose zu verbessern. Fortgeschritten sind unter anderem zielgerichtete Therapien und Antikörper-Wirkstoff-Konjugate sowie Immuntherapien. So untersucht Roche Kombinationen aus Checkpoint-Inhibitoren und zielgerichteten Substanzen, während Bristol Myers Squibb und Merck & Co. Immuntherapieansätze weiterentwickeln. Dennoch bleiben die klinischen Erfolge bislang begrenzt, da das Tumormikromilieu im Gehirn als besonders immunsuppressiv gilt.

Weitere experimentelle Strategien umfassen Gentherapien, virale Vektoren, CAR-T-Zellansätze sowie lokal applizierte Wirkstoffe – ein Feld, in das sich auch die Nanozym-Technologie einordnet. Ihr Vorteil liegt in der lokalen, steuerbaren Anwendung direkt während der Operation, wodurch systemische Nebenwirkungen reduziert werden könnten.

Zwar gibt es mit Temozolomid ein Zytostatikum, das bereits vor über 25 Jahren zugelassen wurde und durch die Blut-Hirn-Schranke gelangen kann, um das Zellwachstum von Gliomen einzuschränken. Doch waren die Behandlungserfolge – meist nach einer vorhergehenden Bestrahlung – durch Resistenzmechanismen der Tumorzellen nicht durchschlagend. Auch die Bildgebung hat sich in dieser Zeit zwar wesentlich verbessert, die Hoffnung auf einen stärkeren Zusammenhang von tiefergehender Diagnostik mit einem verbesserten Therapieansprechen hat sich bisher jedoch noch nicht erfüllt.

Schweizer Onkologie-Initiative

Die Onkologie-Initiative der Empa will diesem Problem mit innovativen, materialbasierten Ansätzen begegnen, die den genetischen und metabolischen Fingerabdruck der Patienten mit einbeziehen. Fünf Empa-Labore bündeln dafür ihre Expertise in (Nano-)Materialwissenschaften, Sensorik, Bildgebung sowie in fortschrittlichen In-vitro- und In-silico-Modellen, um neue Strategien für Diagnose, Monitoring und Therapie zu entwickeln. Die 2025 gestartete Initiative läuft zehn Jahre in einer ersten Phase und bezieht neben Forschungsstätten auch aktiv die Kliniken und verschiedene Industriebereiche ein.

In der Gehirn-Onkologie bleibt damit nur die Chance, mit vielen weiteren Ansätzen über den bisherigen Standard hinauszugehen. Neben klassischen Wirkstoffen gewinnen materialbasierte und physikalisch gesteuerte Therapien an Bedeutung, auch die Radiopharmazie. Ob sich diese Ansätze klinisch durchsetzen, hängt jedoch maßgeblich davon ab, ob sie die bislang zentralen Hürden – gezielte Wirkstoffabgabe, Resistenzentwicklung und Rückfallraten – tatsächlich überwinden können.