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Neue Technik zeigt frühe biochemische Veränderungen in Tumoren

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Forscher der Universität von Arkansas haben erstmals eine nicht-invasive optische Technik zur Bestimmung komplexer biochemischer Veränderungen bei Krebserkrankungen, die mit einer Immuntherapie behandelt werden, eingesetzt.

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"Wir zeigen, dass die optische Spektroskopie eine empfindliche Erkennung von frühen Veränderungen in der biomolekularen Zusammensetzung von Tumoren ermöglicht", so Narasimhan Rajaram, außerordentlicher Professor für biomedizinische Technik. "Dies ist wichtig, weil diese Veränderungen das Ansprechen auf eine Immuntherapie mit Immun-Checkpoint-Inhibitoren vorhersagen. Unsere Arbeit ist daher der erste Schritt, um festzustellen, ob die Raman-Spektroskopie in der Lage ist, frühzeitig im Verlauf der Therapie Behandlungsansprecher und Nicht-Ansprechende zu identifizieren."

Immun-Checkpoints fungieren als Bremsen für das Immunsystem, um sicherzustellen, dass die Immunantwort des Körpers proportional zur erkannten Bedrohung ist. Immun-Checkpoint-Inhibitoren heben diese Bremsen wirksam auf und setzen das körpereigene Immunsystem gegen Krebszellen frei.

Die in Cancer Research, einer Zeitschrift der American Association for Cancer Research, veröffentlichte Studie beschreibt den Einsatz der Raman-Spektroskopie zur Bestimmung der molekularen Zusammensetzung von Dickdarmkrebstumoren bei Mäusen, die mit zwei Arten von Immuntherapeutika behandelt wurden, die derzeit in der klinischen Behandlung von Patienten eingesetzt werden.

Bei der Raman-Spektroskopie werden optische Fasern verwendet, um Laserlicht im nahen Infrarotbereich auf biologisches Gewebe zu richten. Das vom Gewebe gestreute Raman-Signal ist besonders empfindlich für die molekulare Zusammensetzung des Gewebes.

Für diese Studie verwendeten die Forscher Ansätze des maschinellen Lernens, um Hunderte von Raman-Datensätzen zu trainieren, die von Dickdarmkrebstumoren stammen, die mit verschiedenen Immuntherapeutika behandelt wurden. Anschließend testeten sie die Daten jedes einzelnen Tumors mit dem Gesamtdatensatz, um den Unterschied zwischen Tumoren, die mit verschiedenen Arten von Immuntherapien behandelt wurden, und Tumoren, die keine Therapie erhielten, zu bestimmen.

Mit der Raman-Technik ließen sich frühe Veränderungen in der biomolekularen Zusammensetzung von Tumoren nachweisen und das Ansprechen des Tumors auf verschiedene Behandlungen differenzieren. Die von der nicht-invasiven Raman-Sonde erfassten Veränderungen stimmten mit den Veränderungen überein, die durch eine detaillierte Gewebeanalyse beschrieben wurden, so die Forscher.

Im Gegensatz zu anderen Formen der Krebsbehandlung führt die Immuntherapie nicht zu einer sofortigen und vorhersehbaren Verringerung der Tumorgröße, und es gibt derzeit keine genauen Methoden, um das Ansprechen der Patienten auf die Behandlung zu bestimmen. Nur eine kleine Gruppe von Patienten profitiert von der Immuntherapie, und bei bestimmten Kombinationen von Immuntherapien treten schwere Nebenwirkungen auf.