COCHISE-Biosensor bereit zur Krebsbekämpfung
Ein EU-finanziertes Forscherteam hat einen Biosensor entwickelt, der Immunsystemzellen identifizieren kann, die aktiv das Tumorwachstum unterdrücken. Der Biosensor unterstützt Patienten beim Einsatz des Immunsystems im Kampf gegen den Krebs. Das COCHISE-Projekt ("Cell-on-chip biosensor for detection of cell-to-cell interactions") erhielt innerhalb des Themenbereichs "Technologien für die Informationsgesellschaft" (IST) des Sechsten Rahmenprogramms der EU 1,74 Millionen EUR. Bei speziell in der Immunonkologie derzeit angewandten Krebsbehandlungen werden Medikamente eingesetzt, die das Immunsystem oder Kolonie-stimulierende Faktoren (CSF) stärken (CSF stimulieren die Produktion von Blutzellen). Das Problem besteht jedoch darin, dass diese Behandlungen beim Patienten eine Reaktion auslösen können. Experten vermuteten einen wirkungsvolleren Ansatz darin, "aktive Zellen" auszuwählen, zu verstärken und sie erneut dem Körper zuzuführen. Ziel des Ganzen: eine Win-Win-Situation, ohne eine Abstoßung oder Nebenwirkungen zu riskieren. Die einzige Schwierigkeit besteht allerdings darin, dass ein einfaches, preiswertes und zuverlässiges Verfahren zur Identifizierung der aktiven Zellen derzeit auf dem Markt fehlt. Die COCHISE-Partner gehen davon aus, dass ihr Biosensor dank seiner Eigenschaft, die Wechselwirkungen zwischen einzelnen Zellen identifizieren zu können, Abhilfe schaffen kann. Dem Team zufolge erkennt der Biosensor von der biologischen Aktivität ausgehende Signale. Wie die Forscher erklären, verwendet der Biosensor in der Anfangsphase eine Kombination aus Mikrofluidik und Elektronik, um in einer Mikrotiterplatte Immunzellen und Krebszellen zu isolieren. In Phase zwei werden dann aktive Zellen identifiziert. Der zentrale Faktor dieser Analyse ist die Elektronik. Die Dielektrophorese, ein Verfahren zur Teilchenmanipulation, bringt die Zellen zwangsweise zusammen und so können die Ärzte Interaktionen zwischen ihnen beobachten. Die aktiven Zellen werden den Wissenschaftlern zufolge dann vom Rest getrennt. "Das von uns zur Messung der Zellaktivität erkannte Verfahren bildet das Herzstück der Technologie", erläutert Dr. Massimo Bocchi, Technischer Direktor beim COCHISE-Partner MindSeeds Laboratory in Italien. "Im Grunde haben wir unter Einsatz von Referenz-Zelllinien gezeigt, dass die erwarteten Wechselwirkungen zwischen den Zellen des Immunsystems und Tumorzellen in Mikrostrukturen wie einer Mikrotiterplatten auf Einzelzellebene reproduziert werden können." "Wenn ein interessantes Ereignis gemessen wird - beispielsweise, wenn eine Zelle des Immunsystems eine Tumor-Zielzelle abtötet -, kann die Zelle, an der Interesse besteht, von der Plattform abgerufen werden [und] zu einer Standardplatte und -kultur übertragen werden. Dieser komplette Arbeitsablauf ermöglicht es den Ärzten, das Verhalten von Zellen zu untersuchen, da sie sie auf der Grundlage ihrer funktionellen Aktivität isolieren können", fügt Bocchi hinzu. "Hier haben wir es mit einem innovativen Schlüsselkonzept für dieses Gebiet zu tun." Insgesamt konnte das COCHISE-Team die gesteckten Ziele erreichen. Es entwickelte außerdem ein neues Herstellungsverfahren und fand geeignete biokompatible Materialien. Ein weiterer positiver Aspekt des Biosensors liegt in seinem Potenzial zur Herstellung gezielter Impfstoffe gegen Krebs, die fast wie ein "Tuning des Immunsystems des Patienten" wirken könnten. Der Biosensor hat im medizinischen Bereich und bei der Industrie bereits Aufmerksamkeit erregt. "Etliche Forschungsinstitute und Krankenhäuser [zeigten Interesse] an dieser Plattform für die Erforschung der Mechanismen des Immunsystems mit einer Einzelzell-Auflösung und sehen eine potenzielle Anwendbarkeit in der Gentherapie", so Dr. Bocchi. Das COCHISE-Konsortium wird von acht Partnern aus Belgien, Deutschland, Frankreich, Italien und den Niederlanden gebildet.