senetics arbeitet mit Universitätsklinikum Erlangen an neuartiger Krebstherapie

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Krebserkrankungen zählen heutzutage neben Herz- und Kreislauferkrankungen zu den weltweit häufigsten Todesursachen. Trotz der zahlreichen Fortschritte in den Behandlungsmöglichkeiten rechnet die IARC (International Agency for Research on Cancer) bis zum Jahr 2030 mit weltweit über 22,2 Mio. neuen Krebsfällen. Dies entspricht einem Anstieg um 75% gegenüber 2008. Eine der aktuell wichtigsten Methoden bei der Bekämpfung von Krebs ist die Chemotherapie, also die Behandlung des Tumors mit toxischen Chemikalien zur Unterdrückung der Vermehrung der Krebszellen. Die dabei zum Einsatz kommenden chemotherapeutischen Wirkstoffe sind sehr potent, allerdings wird dabei das umliegende, gesunde Körpergewebe massiv geschädigt.

Stand der Technik

Magnetische Hyperthermie

Nanomaterialien in der Medizin finden zunehmend größere Verbreitung. Die US-amerikanische Regulationsbehörde hat bis zum Jahr 2016 insgesamt 51 auf Nanomaterial-basierte Arzneimittel zugelassen. Unter den zugelassenen Wirkstoffen befinden sich acht unterschiedliche Formulierungen für eisenhaltige Nanopartikel, die sich besonders für den Einsatz in einem MDT-System eignen. Durch das Anreichern der Partikel mit Eisenoxidpartikeln wird eine magnetisch-induzierte Hyperthermie, also eine Schädigung des Tumorgewebes durch hohe Temperaturenspitzen ermöglicht. Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber herkömmlichen Therapiemethoden ist der deutlich reduzierte Einsatz toxischer Krebsmedikamente, wodurch sich die Nebenwirkungen deutlich reduzieren lassen.

Magnetic Drug Targeting (MDT)

Beim Magnetic Drug Targeting werden magnetische, mit einem Wirkstoff beladene Nanopartikel gezielt zur erkrankten Stelle im Körper geführt und dort angereichert. Durch dieses Verfahren wird die benötigte Wirkstoffmenge deutlich reduziert und somit unerwünschte Nebenwirkungen auf ein Minimum reduziert. Es gibt bereits drei klinische Studien, die an Patienten durchgeführt wurden. Dabei wurde das Verfahren u.a. zur Behandlung von inoperablen Tumoren an der Körperoberfläche sowie den Extremitäten getestet.

Projektziel

In diesem Projekt soll ein neuartiges Therapiesystem entwickelt werden, um die bei einer Krebstherapie auftretenden Nebenwirkungen zu minimieren. Es handelt sich hierbei um einen Magnetfeldapplikator (siehe Abbildung) der für die gezielte Steuerung von Nanopartikel eingesetzt werden soll. Diese Partikel werden mit einem chemotherapeutischen Wirkstoff beladen und anschließend durch ein Magnetfeld gezielt in die Nähe des Tumors gebracht. Mit Hilfe dieses Prinzips ist es möglich, örtlich eine hohe Konzentration des Wirkstoffs zu erreichen und gleichzeitig den gesamten Organismus zu schonen.
Eine weitere Funktionsweise des Applikators besteht darin, die Partikel in Tumornähe zu erhitzen, um somit eine gezielte Zerstörung des Tumorgewebes zu erreichen. Dank der Kombination dieser beiden Prinzipien wird es möglich sein, eine Wirkung zu erreichen, welche sich örtlich hauptsächlich auf das erkrankte Gewebe begrenzt. Gleichzeitig wird dabei das umliegende, gesunde Gewebe weitestgehend geschützt.

Prinzip des Magnetic Drug Targeting (MDT): beladene Nanopartikel (unten links) werden im Gewebe mit einem Magnetkopf zum Tumor geführt

Der Ablauf einer MDT-Behandlung würde voraussichtliche folgendermaßen ablaufen:

1. Der Patient legt sich auf eine Behandlungsliege
2. Die Nanopartikel werden injiziert
3. Die Magneten werden ausgerichtet
4. Die Partikel werden mit Hilfe der Magneten in Tumornähe geführt
5. Durch Freigabe des Wirkstoffs und lokaler Erhitzung wird das Tumorgewebe zerstört und das umliegende, gesunde Gewebe weitestgehend verschont

Innovativer Kern der Teilprojekte

Folgende Aufgaben werden von der senetics healthcare group bearbeitet:

• Erstellung von Magnetfeldsimulationen, um deren Wirkung bei unterschiedlichen Magnetfeldparametern und Positionen des Applikators vorherzusagen
• Berechnung und Entwicklung der Magnet-Anordnung mittels Magnetostatik-Simulation
• Entwicklung und Fertigung von 3D-gedruckten Tumormodellen (gemeinsam mit der Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin des Universitätsklinikum in Erlangen)
• Entwicklung und Konstruktion des Magnetfeldapplikatorkopfes
• Entwicklung des Magneten
• Fertigung des Magneten für den Aufbau eines Demonstrators
• Aufbau eines Demonstrators auf Basis vorhandenen Geräts

Projektpartner:

Das Projekt ist ein Kooperationsprojekt zwischen senetics healthcare group GmbH & Co. KG und Universitätsklinikum Erlangen, Sektion für Experimentelle Onkologie & Nanomedizin. Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand.

Das Projektteam bei senetics freut sich über eine erfolgreiche Kooperation mit dem Universitätsklinikum.

Förderpartner