Die Verbesserung des Sauerstoffgeh alts in Gliomen wirkt sich nachweislich positiv auf die Behandlungsergebnisse aus. Ein Team von Forschern des Norris Cotton Cancer Center in Dartmouth unter der Leitung von Nadeem Khan, MSc, PhD, hat die Technik der paramagnetischen Elektronenresonanz (EPR) verwendet, um den Sauerstoffgeh alt im Gehirn mit implantierbaren Resonatoren zu überwachen. Ihr Artikel mit dem Titel „Monitoring oxygen level in orthotopic human glioma xenograft following carbogen inhalation and chemotherapy by implantable resonator-based oximetry“wurde kürzlich im International Journal of Cancer veröffentlicht.
"Zum ersten Mal waren wir in der Lage, den Sauerstoffgeh alt in menschlichen Tumoren, die in einem Mausgehirn wuchsen, direkt zu überwachen, indem wir EPR-Oximetrie mit implantierbaren Resonatoren verwendeten", erklärte Khan. "Dies bietet aufregende Möglichkeiten, verschiedene Strategien zu bewerten und zu optimieren, die entwickelt werden, um den Sauerstoffgeh alt im Gliom zu verbessern."
Die Behandlung von Gliomen ist trotz der Möglichkeiten einer chirurgischen Resektion mit anschließender Chemotherapie und Strahlentherapie eine Herausforderung geblieben. Hypoxie, ein sehr niedriger Sauerstoffgeh alt bei Gliomen, spielt eine entscheidende Rolle bei der Resistenz gegen Strahlentherapie, da Sauerstoff für eine optimale Fixierung von durch ionisierende Strahlung verursachten DNA-Schäden vorhanden sein muss. Hypoxische Zellen sind gegenüber einer Strahlentherapie relativ resistent und benötigen eine bis zu dreimal höhere Strahlendosis als normale Zellen, um das gleiche Ausmaß an Zellabtötung zu erreichen. Trotz der tiefgreifenden Wirkung von Hypoxie bei der Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Strahlentherapie fehlen Techniken zur direkten und wiederholten Quantifizierung des Sauerstoffgeh alts in Gliomen, um optimale hyperoxische Strategien zu entwickeln.
Khans Team machte sich daran, die In-vivo-EPR-Oxymetrie mit einer Methode zu implementieren, bei der implantierbare Resonatoren zur wiederholten Messung des Sauerstoffgeh alts im Gliom eingesetzt wurden, und entwickelte Strategien zur Erhöhung des Sauerstoffgeh alts, um die Behandlungsergebnisse zu verbessern. Sie haben zeitliche Veränderungen des Sauerstoffgeh alts des normalen Gehirns und des Glioms in Tiermodellen untersucht, die sauerstoffangereicherten Gasen eingeatmet wurden. Sie untersuchten auch eine neue Strategie zur signifikanten Hemmung des Gliomwachstums durch rationale Kombination von Gemcitabin und MK-8776, einem Zellzyklus-Checkpoint-Inhibitor.
"Die Behandlung mit Gemcitabin und MK-8776 zur Hemmung des Gliomwachstums ist eine vielversprechende Strategie, die weitere Untersuchungen rechtfertigt", sagte Khan. "Echtzeit-Informationen über den Sauerstoffgeh alt in Gliomen werden bei der Entwicklung sauerstoffgeführter optimaler Behandlungspläne für jeden Patienten in der Klinik äußerst nützlich sein."
Das Team wird von Harold Swartz, MD, PhD, geleitet, der führend in der EPR-Technik ist und kürzlich vom National Cancer Institute (NCI) mit einem fünfjährigen Programmprojekt zur Untersuchung zeitlicher Veränderungen des Sauerstoffgeh alts während des Tumors ausgezeichnet wurde Wachstum und Behandlung bei Patienten. Zusammen werden diese Studien wesentliche Beweise liefern, um Therapien zu informieren.
Kooperationen wie diese sind im Norris Cotton Cancer Center in Dartmouth üblich, wo Teamwissenschaft oberste Priorität hat. Khan, ein Experte für Oximetrie von der Abteilung für Radiologie, arbeitete mit Alan Eastman, PhD, von der Abteilung für Pharmakologie und Toxikologie zusammen, der sein Fachwissen über den Zellzyklus einbrachte. Huagang Hou, MD, Abteilung für Radiologie, trug zu Design und Herstellung der implantierbaren Resonatoren und EPR-Messungen in dieser Studie bei.
Forscher in Dartmouth verfügen über umfangreiche gemeinsame Ressourcen für die Forschung, und dieses Team nutzte die gemeinsame Pathologie-Ressource, um die Zellzyklusverteilung im Gliom zu bewerten. Diese Experimente waren wesentlich, um die Wirkung von Gemcitabin auf den Zellzyklus und die effektive Planung des Checkpoint-Inhibitors für eine maximale Abtötung bösartiger Zellen zu verstehen. Die vorklinische MRI Shared Resource wurde verwendet, um Gliom abzubilden und das Wachstum zu überwachen, um die Behandlungsergebnisse in dieser Forschung zu bestimmen.
Die gemeinsam genutzten Ressourcen von Dartmouth stehen nach Vereinbarung auch externen Ermittlern zur Verfügung.
Mit Blick auf die Zukunft plant Khans Team, die Behandlungsergebnisse zu untersuchen, wenn die Strahlentherapie zu Zeiten eines Anstiegs des Sauerstoffgeh alts bei Gliomen geplant ist. Sie werden diesem Ansatz folgen, um einen neuartigen Behandlungsplan zu entwerfen, indem sie Gemcitabin rational mit einem Zellzyklus-Checkpoint-Inhibitor, einer sauerstoffangereicherten Gasinhalation und einer Strahlentherapie kombinieren, um das Wachstum von aggressiven Gliomen signifikant zu hemmen.
