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Keylab Glastechnologie

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Microthermia

Multiskalenuntersuchung der Hyperthermie für neue additive Tumorbehandlungsstrategien – Microthermia

In der Tumortherapie gewinnt die Hyperthermie durch hochfrequente elektromagnetische Strahlung immer mehr an Bedeutung. Ziel des Projekts ist es, die nur unzureichend bekannten Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischer Strahlung und Tumorzellen durch Kombination von physikalischen, biologisch/immunologisch-medizinischen und verfahrenstechnischen Methoden im Labormaßstab sowie durch Simulationen für zukünftige Therapieoptimierungen zu erforschen.

Die Hyperthermie als lokale Erwärmung von Tumorgewebe wird derzeit nur bei wenigen Tumorentitäten erforscht. Es gibt unterschiedliche Applikationsformen für die Hyperthermie, jedoch sind die dafür zugrundeliegenden Wirkungsmechanismen und folglich die biologischen und klinischen Konsequenzen noch unzureichend bekannt. Ziel unseres Projekts war deshalb die Untersuchung möglicher Unterschiede zwischen konventioneller und mikrowellenbasierter ex-vivo Erwärmung von Tumorzellen und welche Wechselwirkungen hochfrequente elektromagnetische Strahlung verschiedener Frequenzen auf zellrelevante Makromoleküle bzw. Zellen haben. Insbesondere die biologisch/immunologischen Konsequenzen der verschiedenen Hyperthermieformen wurden analysiert, um multimodale Tumortherapien mit klinisch relevanten Hyperthermieapplikationsformen weiter zu optimieren. Die aus den Ergebnissen gewonnenen Erkenntnisse sollen schließlich zu einer Verbesserung und Akzeptanzsteigerung der Hyperthermiebehandlung in der innovativen Krebsbehandlung führen.

Zusammenfassend bieten die im Rahmen des Projekts entwickelten ex vivo Hyperthermieapplikationssysteme die Möglichkeit, Hyperthermie-Effekte für verschiedene Tumorzelltypen sowie über einen weiten Bereich von Parametern zu untersuchen. Die Erwärmungsmethode und die dynamische Expression von verschiedenen Immuncheckpoint-Molekülen sind dabei zwei wichtige, im Rahmen des Projektes identifizierte Parameter. Darüber hinaus beeinflusst die Frequenz der Mikrowellenstrahlung, die die Eindringtiefe in das Gewebe definiert, den immunogenen Phänotyp und die Zelltodformen der Tumorzellen, z. B. mit höheren Inaktivierungsraten für 2,45 GHz im Vergleich zu 915 MHz und 100 MHz. Weiterhin wurde festgestellt, dass eine 30-minütige Hyperthermiebehandlung bei 44 °C ähnlich hohe Inaktivierungsraten erzielt wie eine 60-minütige Hyperthermie. Bei Hyperthermie in Kombination mit Radiotherapie werden nicht nur immunsuppressive Moleküle sondern auch immunstimulatorische Immuncheckpoint-Moleküle dynamisch moduliert. In zukünftigen klinischen Studien sollte daher neben der Erwärmungsmethode auch die Tumorentität und das klinische Behandlungssetting (Bestrahlung, Immuntherapie, Hyperthermie) stärker berücksichtig werden, um gezielt die multimodale Tumortherapie zu optimieren.


Projektprofil

Laufzeit: 01.09.2017 - 30.11.2020

Förderung: Bayerische Forschungsstiftung

Projektpartner:

bfs
Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes, Dr.-Ing. Andreas Rosin, Michael Hader

Weiterführende Links

Beschreibung des Projekts bei der Bayerischen Forschungsstiftung


Verantwortlich für die Redaktion: Dr.-Ing. Daniel Leykam

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