Eine MRT zeigt, wo ein Hirntumor liegt und wie groß er ist. Verrät sie auch, wie gefährlich der Krebs ist und ob die Behandlung wirkt? Giacomo Annio prüft Tumoren mit Vibrationen: Ein Gerät in der Größe eines Mobiltelefons, an den Kopf angelegt, zeigt, ob das Gewebe steif oder weich ist. Das Ergebnis überrascht, denn die aggressivsten Glioblastome sind weicher als ihre Umgebung. Und weil es ums genauere Hinsehen geht, kannst du am Ende prüfen, ob du selbst nach dem Schein urteilst.
Eine MRT-Aufnahme kann zeigen, wie groß ein Hirntumor ist und wo genau er sitzt. Weniger hilft sie bei dem, was Ärztinnen und Ärzte oft am dringendsten brauchen: bei den biologischen Eigenschaften des Tumors, von denen abhängt, ob die Behandlung wirkt. Das Bild sagt, wo und wie groß, aber kaum, was für ein Tumor es ist.
Diese Lücke wollte Giacomo Annio schließen, Stipendiat des Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmenprogramms. Im Projekt GLIOBID befasste er sich mit Glioblastomen, der aggressivsten Gruppe der Hirntumoren. Sein Werkzeug ist die Magnetresonanz-Elastographie. Das dreijährige Projekt wurde vom Universitätsklinikum Oslo koordiniert, von dort stammten auch die klinischen Daten. Die präklinische Forschung fand an der Universität Stanford statt.
Die Idee ist einfach: Den Tumor nicht nur anschauen, sondern herausfinden, wie er sich anfühlt. „Die Elastographie misst, wie steif oder weich das [Tumor-]Gewebe ist“, erklärt Annio. Wie er hinzufügt, geben genau diese Eigenschaften Aufschluss darüber, wie sich der Tumor verhält, ob er sich der Therapie widersetzt und ob er in das umliegende Gewebe eindringt.
Nach Ansicht des Forschers können Ärztinnen und Ärzte den Tumor mit dieser Methode aus einer neuen Perspektive betrachten und seine physikalischen Eigenschaften so analysieren, wie es ein gewöhnliches Bild nicht erlaubt.
Die Ausrüstung erinnert nicht an eine riesige Maschine. Das Elastographie-Gerät ist etwa so groß wie ein Mobiltelefon. Es wird an den Kopf der Patientin oder des Patienten angelegt, und die Wellen, die es per Vibration ins Gehirn sendet, macht ein MRT-Scanner sichtbar.
Die Konstruktion wird vom amerikanischen Unternehmen Quality Electrodynamics entwickelt, und Siemens in Deutschland vermarktet sie für MRT-Scanner. Die Lösung hält allmählich Einzug in die ersten Krankenhäuser. Das heißt aber nicht, dass alles fertig ist. „Die Anpassung an Hirntumoren stellt eine besondere Herausforderung dar“, räumt Annio ein.
GLIOBID kam nicht aus dem Nichts. Es baut auf zwei früheren Projekten auf: FORCE, in dessen Rahmen die Elastographie-Technik entwickelt wurde, und ImPRESS, bei dem sie auf Hirntumoren angewendet wurde. Annio war Mitglied in beiden Teams.
Die ersten beiden Jahre seines Stipendiums verbrachte der Forscher am Fachbereich Radiologie, Abteilung molekulare Bildgebung in Stanford. Dort baute er mittels 3D-Druck und angepasster Elektronik ein eigenes Elastographie-Gerät, das erste seiner Art in Stanford. Es wurde an einem MRT-Scanner installiert, um Hirntumoren bei Mäusen zu untersuchen.
Ein wichtiges Ergebnis der Arbeit in Stanford ist ein Patent. Das Team patentierte ein Theranostikum, ein Molekül, das Therapie und Diagnose kombiniert und mittels MRT sichtbar gemacht werden kann. „Dieses Molekül setzt einen Bestandteil frei, der die Mechanik des Tumors verändert und die Blutgefäße gezielt am Tumorort öffnet“, beschreibt Annio. Weiter geöffnete Gefäße bedeuten, dass mehr Wirkstoff in den Tumor gelangen kann.
Die Elastographie machte es außerdem möglich, die Vorgänge im Gewebe zu verfolgen. „Unter Verwendung der Elastographie konnten wir beobachten, wie sich die mechanischen Eigenschaften des Tumors auf die Verabreichung der Therapie auswirken“, sagt der Forscher. Seiner Ansicht nach ist das ein Novum, denn zuvor habe es noch niemand getan.
Die Ergebnisse betreffen bisher Tiere, zeigen aber gut die Richtung. Kurz gesagt:
Die Wirksamkeit der Therapie wurde allerdings nur bei Mäusen gezeigt. Es ist weiterhin die präklinische Phase.
Der zweite Teil der Arbeit stützte sich auf Daten von Menschen. An der klinischen Studie am Universitätsklinikum Oslo nahmen 200 Patientinnen und Patienten mit Glioblastom teil. Es zeigte sich, dass Glioblastome aus der Regel fallen. „Während die meisten Krebsarten steifer sind als das umgebende Gewebe, sind Hirnglioblastome weicher“, sagt Annio.
Der Forscher hält es für möglich, dass bei der Einschätzung der Aggressivität eines Tumors seine Viskosität, die er als „Quetschbarkeit“ beschreibt, wichtiger ist als die Steifigkeit. Anders gesagt: Es zählt nicht nur, ob der Tumor hart ist, sondern auch, wie gut er sich zusammendrücken lässt.
Die Elastographie beleuchtet außerdem die Blutgefäße im Inneren des Tumors und den Druck, der sich im Gehirn aufbaut. Ein wachsender Tumor quetscht seine Gefäße zusammen, die in diesem überfüllten Raum Blut, Sauerstoff, Nährstoffe und Medikamente nicht angemessen zuführen können.
Die Methode wurde auch auf das Meningeom ausgeweitet, einen gängigeren Hirntumor. Kyrre Eeg Emblem, Leiter der Abteilung für Physik und Computertomographie am Universitätsklinikum Oslo und Projektkoordinator, weist auf die praktische Seite dieser Arbeit hin. Wie er erklärt, ermöglicht „die Bewertung der physikalischen Kräfte die Planung des neurochirurgischen Eingriffs“, da beurteilt werden kann, ob der Tumor leicht oder schwer zu entfernen sein wird.
Eine gewöhnliche MRT zeigt Form und Lage eines Hirntumors, die Elastographie liefert zusätzlich Informationen über seine physikalischen Eigenschaften. Im Projekt GLIOBID zeigte sich, dass Glioblastome weicher sind als das umgebende Gewebe und dass ihre Quetschbarkeit entscheidend sein könnte. Bei Mäusen verringerte die Kombination aus Elastographie und einem patentierten Theranostikum die Läsionen und erhöhte die Überlebensrate. Die Behandlungsergebnisse betreffen bisher Tiere, doch die Richtung ist klar: eine Therapie, die darauf abgestimmt ist, wie sich ein Tumor anfühlt.
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