Die Entstehung von Knochenmetastasen bei Brustkrebsbetroffenen besser zu verstehen sowie Biomarker und neue Therapieansätze zu identifizieren – das ist das Ziel eines jetzt begonnenen Projekts an der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KL Krems). Wesentliches Tool wird dabei ein im rotierenden Bioreaktor gezüchtetes, dynamisches 3D-Modell sein, das kritische Bereiche der Knochenumgebung naturnah nachbildet. Die enge Kooperation zwischen der KL Krems, dem Universitätsklinikum Krems und weiteren Forschungseinrichtungen des Campus Krems schafft dabei die notwendige Interdisziplinarität, die in der Onkologie rasant an Bedeutung gewinnt.

Fast 15 % aller Brustkrebsbetroffenen bekommen Knochenmetastasen – einige erst 25 Jahre nach der ersten Diagnose. Neun von Zehn dieser Betroffenen überleben keine fünf Jahre. Diese drastischen Zahlen verdeutlichen die dringende Notwendigkeit, neue Diagnose- und Präventionsmöglichkeiten für Knochenmetastasen zu finden. Die Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften Krems (KL Krems) hat nun ein von der NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. (NFB) gefördertes Projekt gestartet, das genau dies tut – und dabei auf innovative Methoden wie den Einsatz eines aus dem rotierenden Bioreaktor stammenden 3D-Modells setzt.

Krebs im Knochen
„Knochen sind hochkomplexe Teile unseres Körpers“, meint Projektleiterin Dr. Sonia Vallet (Oberärztin Innere Medizin 2, Universitätsklinikum Krems und Senior Scientist in der wissenschaftlichen Arbeitsgruppe Molekulare Onkologie/Hämatologie der KL Krems). „Wir wollen besser verstehen, welche ihrer Eigenschaften dazu führen, dass sich im Blut zirkulierende Tumorzellen einnisten und Knochenmetastasen bilden.“ Speziell wird sich das Team um Dr. Vallet auf die so genannte endostale Nische konzentrieren. Dieser Bereich des Knochens beherbergt zahlreiche für den mineralischen Knochenaufbau verantwortliche Zellen, die Osteoblasten. Tatsächlich ist aus früheren Arbeiten von Dr. Vallet bekannt, dass gerade frühe Entwicklungsstadien der Osteoblasten eine Rolle bei der Entstehung von Knochenmetastasen spielen. Warum und welche? – das ist bisher unbekannt.

Als Grundlage für die Untersuchungen wird das Team zunächst ein 3D-Modell der endostalen Nische entwickeln. Dafür wird mit der IMC Fachhochschule Krems zusammengearbeitet, die über spezielles Know-how und Equipment für einen besonderen Bioreaktor verfügt. „Dieser Bioreaktor ermöglicht die Kultur von Zellen, insbesondere Osteoblasten und Brustkrebszellen in einem in vitro Modell der endostalen Nische“, erklärt Dr. Vallet. „Dieses 3D-Modell wird sowohl mit biochemischen als auch mit molekularbiologischen Analysen untersucht und zusätzlich vom Biomechanics Lab der KL Krems mittels Mikro-Computertomografie in höchster Auflösung analysiert.“

Daten dank Modell
Ist das Modell einmal etabliert, kann das Team beginnen, wertvolle Informationen über die Entstehung von Knochenmetastasen im Routinebetrieb zu gewinnen. Zuerst werden verschiedene Entwicklungsstufen der Osteoblasten im 3D Modell charakterisiert. Später werden Tumorzellen hinzugefügt und ihre Wirkung auf die endostale Nische untersucht. Dazu zählen dann auch Experimente, die klären, wie Osteoblasten-Entwicklungsstufen die Einwanderung, die Adhäsion und das Wachstum sowie die Medikamentenresistenz von Brustkrebszellen unterstützen – und ob es biochemische Markerstoffe gibt, die an diesen Vorgängen beteiligt sind und die sich eventuell als Diagnosetool eignen würden. „Anschließend werden wir konventionelle knochenmodifizierende Substanzen und solche, die derzeit untersucht werden, daraufhin testen, ob und wie sie sich auf die verschiedenen Abschnitte der Entstehung von Knochenmetastasen auswirken“, erläutert Dr. Vallet das dritte Ziel des auf 3 Jahre angelegten Projekts.

Mit diesem von der NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. (NFB) geförderten translationalen Onkologieprojekt vernetzt die KL Krems optimal Grundlagenforschung mit dem universitären Klinikbetrieb und dem Life Science Know-how am Standort Krems. Ein interdisziplinärer Ansatz, der im immer komplexeren Feld der Onkologie effektivere und individueller Therapielösungen zum Wohl von Patientinnen und Patienten im Fokus hat.