Einsatz von Mikrofluidik für die 3D-Kultivierung von patientenabgeleitetem Prostatakarzinomgewebe und das präklinische Screening von personalisierten Behandlungsstrategien

• Antragstellerin: Su Jung Oh-Hohenhorst, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie ; Pathologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471209472

In den letzten Jahren ermöglichte die genomische und transkriptomische Analyse des Prostatakarzinoms (PCa) sowohl die Identifizierung molekularer Veränderungen als auch das Auffinden von Targets für potentielle Therapien. Trotzdem war die Umsetzung dieser neuen Erkenntnisse in die klinische Anwendung weder erfolgreich noch führte sie zu signifikanten Verbesserungen für die Patienten. Das liegt vor allem daran, dass die derzeit verfügbaren Forschungsmodelle für Machbarkeitsnachweise von Therapien des klinisch hochvariablen PCa unzureichend sind. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde ein sogenanntes "Lap-on-Chip"-Konzept auf der Basis mikrofluidischer Systeme entwickelt. Dabei wird das vom Patienten stammende mikrodissektierte Tumorgewebe (MDT) durch 3D-Kultivierung in einem mikrofluidischen System (Chip) aufgebaut. Derartige Chips bestehen aus mehreren, parallelen Kanälen und spiegeln die intratumorale Heterogenität eines Patienten wider. Parallele Fluidikkanäle können aber auch getrennt inkubiert und mit unterschiedlichen Therapeutika behandelt werden. Mit einem aktuellen „Lap-on-Chip“-System können bis zu 32 MDT gleichzeitig verschiedenen Therapeutika ausgesetzt werden, während die Reaktion des Gewebes darauf durch spezifische Assays bewertet wird. MDT haben sich als ein äußerst leistungsfähiger Ansatz erwiesen, um heterogenitätsbezogene Phänomene wie Resistenz oder immunbasierte Reaktionen auf die Behandlung zu untersuchen. Da diese präklinische "on-chip"-Technologie ein in-vivo-ähnliches Modell darstellt, ist sie auch ein potenzieller Ersatz für große Tierversuche zum Nachweis therapeutischer Strategien. Dieses Projekt zielt darauf ab, mikrofluidische Systeme für patientenrelevante PCa-Forschung zu nutzen. Die mikrofluidische Plattform wird direkte Medikamententests an Patientengeweben ermöglichen und durch diese Verfeinerung der Patientenstratifizierung für klinische Studien mit neuartigen Therapien wird ein maximaler Nutzen für die Patienten erwartet. Die Hauptziele dieses Projekts sind i) die Etablierung der 3D-Kultivierung von PCa-Zellen unterschiedlicher Herkunft in mikrofluidischen Chips, ii) die Nutzung der MDT-Chip-Technologie zur Erprobung verschiedener therapeutischer Strategien, und iii) die Analyse molekularbiologischer Signaturen der Tumoren sowie die Aufdeckung von Korrelationen mit dem therapeutischen Ansprechen.Zusammengefasst zielen wir sowohl auf die Etablierung eines prädiktiven Tests ("personalisiertes Medikamentenscreening") für operierte Patienten, die eine weitere (adjuvante) Therapie benötigen, als auch auf die Identifizierung möglicher prädiktiver Biomarker für den Therapieerfolg ab. Darüber hinaus wird eine mikrofluidische Plattform einen ebenso schnellen wie effektiven Transfer von neuen Erkenntnissen aus der Grundlagenforschung in die klinische Anwendung ermöglichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Fred Saad