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3D-gedrucktes mikrofluidisches Gerät zum Medikamenten-Screening für die Behandlung von Mundkrebs

Am 23. September 2024 von Astrid Z. veröffentlicht
Mundkrebs

Wussten Sie, dass Wissenschaftler testen können, wie einzelne Krebspatienten auf Medikamente reagieren, bevor sie diese einnehmen? Eine Methode für diese Forschung, die sogenannte funktionelle Arzneimittelprüfung (functional drug testing, FDT), besteht darin, vom Patienten stammende Tumorzellen in mikrofluidische Geräte zu geben, um zu sehen, wie sie auf verschiedene Kombinationen von Arzneimitteln reagieren. Mikrofluidische Geräte sollen den Fluss von Flüssigkeiten im Körper simulieren, und das Indian Institute of Technology Hyderabad (IITH) hat neuartige, in 3D gedruckte mikrofluidische Geräte entwickelt, um Medikamente für Mundkrebs zu testen. Ziel dieser Forschung war es, eine Plattform für das Wirkstoffscreening zu entwickeln, mit der die Forscher sehen können, wie Medikamente mit Krebszellen interagieren.

Das IITH entwarf das 3D-gedruckte mikrofluidische Gerät für die Studie unter Verwendung des klaren Harzes von Formlabs, da es sich als das beste 3D-Druckmaterial für die Kultivierung der gewünschten Zellen erwies. An der Studie nahmen drei Patienten teil, aus deren Biopsieproben orale tumorähnliche Zellen isoliert wurden, die dann weiter kultiviert wurden, um Sphäroide in der Mikrofluidikvorrichtung zu bilden. Sphäroide sind kugelförmige Zellen, in diesem Fall selbstaggregierende Krebszellen, die für die Forschung von Vorteil sind, da sie dazu beitragen, die verschiedenen Tumorpopulationen und Bedingungen im Körper nachzubilden. Und das Ergebnis? Sphäroide auf einem Chip.

3D-gedrucktes mikrofluidisches Gerät, entwickelt vom IITH. (Bild: Mehta, V., Vilikkathala Sudhakaran, S. et al., Journal of Nanobiotechnology, 2024)

Dieser vom IITH entwickelte Chip, ein 3D-gedrucktes mikrofluidisches Gerät, besteht aus einem zweischichtigen Netz von Serpentinen zum Mischen von Arzneimittelkombinationen und zylindrischen Mikrovertiefungen für die Kultivierung der Sphäroide. Die Zusammensetzung ermöglicht es den Forschern, sieben Kombinationen von drei bekannten Medikamenten gegen Mundkrebs zu testen: Paclitaxel, 5-Fluorouracil und Cisplatin. Da Tumore Resistenzen gegen diese Medikamente entwickeln können, besteht die beste Behandlungsmethode manchmal darin, sie zu kombinieren.

Tatsächlich zeigten die Sphäroide von Patient 1 der Studie eine hohe Resistenz gegen alle angebotenen Medikamentenkombinationen, während die Sphäroide anderer Patienten positiv auf bestimmte Medikamentenkombinationen oder Monowirkstoffe reagierten. Daher, so die Schlussfolgerung der Studie, zeige die Untersuchung „den Einfluss des Tumordifferenzierungsstatus auf das Ansprechen auf die Behandlung, was in früheren Berichten nur selten untersucht wurde“. Dies bedeutet, dass die Forscher feststellen konnten, welche Arzneimittelkombinationen für die Patienten mit Mundkrebs am vorteilhaftesten sein könnten. Darüber hinaus heißt es in dem Bericht, dass „diese Merkmale auch mit der Diagnose jedes einzelnen Patienten aus den klinischen histopathologischen Berichten korrelierten“, was die Behauptungen weiter bestätigt.

Eine grafische Darstellung der vom IITH durchgeführten Studie. (Bild: Mehta, V., Vilikkathala Sudhakaran, S. et al., Journal of Nanobiotechnology, 2024)

In der Studie wurden keine Tests an anderen Zelltypen durchgeführt, die die Reaktion auf das Medikament beeinflussen, und es wurde auch nicht untersucht, wie das Medikament nach der Exposition vom Sphäroid absorbiert wurde. Die Wissenschaftler planen, diese Einschränkungen durch weitere Forschung und die Entwicklung eines komplexeren Modells zu beheben. Wenn Sie mehr über die IITH-Studie erfahren möchten, lesen Sie den Bericht HIER.

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