Mikrofluidischer Chip testet Leukämie-Therapien bei Kindern

Arzneimittelresistenz schon bei der Diagnose vorhersagen

Mehr als 120.000 Menschen in den Vereinigten Staaten leben mit akuter lymphatischer Leukämie, kurz ALL, jährlich werden 6.000 neue Fälle diagnostiziert. Über 3.500 Kinder erhalten diese Diagnose jedes Jahr, damit ist sie für 75 Prozent aller Leukämiefälle im Kindesalter verantwortlich, so die Daten eines Berichts bei MedicalXpress. Die Blutkrebserkrankung schreitet rasch voran und stoppt die Produktion reifer weißer Blutkörperchen innerhalb von Monaten. Zwar beruhen die initialen Behandlungen auf Chemotherapieschemata, die nach Leukämie-Subtypen und genetischen Risikogruppen strukturiert sind, doch die meisten Patienten erhalten ähnliche Therapien. Rund 15 Prozent der pädiatrischen und 50 Prozent der erwachsenen Patienten leiden weiterhin an einem Rückfall oder einer refraktären Erkrankung.

„GradientScreen soll den Zugang zur Präzisionsmedizin in der Leukämiebehandlung verbessern und erweitern, indem es Klinikern hilft, schwerer behandelbare Patienten früher im Krankheitsverlauf zu identifizieren und sie präziser mit neuen alternativen Behandlungsansätzen zusammenzubringen“

— Kendall Williams, Biomediziningenieurin und Mitautorin der Studie

Mikrofluidische Gradienten ersetzen Einzeltests

Um unwirksame Behandlungen vor Behandlungsbeginn zu erkennen, haben Forscher einen mikrofluidischen Assay namens GradientScreen entwickelt. Das diagnostische Medizinprodukt bewertet das Überleben von Krebszellen gegenüber mehreren Wirkstoffkombinationen gleichzeitig. Statt jedes Wirkstoffpaar und jedes Konzentrationsverhältnis in getrennten, ressourcenintensiven Kulturgefäßen zu testen, erfasst das mikrofluidische Kanalnetz ein gesamtes Spektrum von Dosierungsverhältnissen eines Dreifach-Wirkstoffschemas in einem einzigen Experiment, wie in Nature Biomedical Engineering dokumentiert. Zwei Patienten mit derselben genetischen Mutation zeigen oft unterschiedliche Reaktionen auf zielgerichtete Therapien, weshalb funktionelle Tests an lebenden Zellen neben der Genomsequenzierung notwendig sind.

Zellüberleben in 17 klinischen Proben messen

Die biomedizinische Erfindung stammt von Kendall Williams und Dan Zhang, Absolventen der Emory University und des Georgia Tech, die mit dem leitenden Forscher Wilbur Lam zusammenarbeiteten. In einer retrospektiven Studie mit 17 Patientenproben von Leukämiezellen und Knochenmark, die vom Aflac Cancer and Blood Disorders Center bei Children's Healthcare of Atlanta bereitgestellt wurden, entsprachen die Überlebensprofile der Plattform den historischen Behandlungsergebnissen der Patienten, wie MedicalXpress berichtet. Die Messungen des Assays stimmten mit der Menge verbleibender Restkrebszellen nach den ersten vier Wochen der Induktionschemotherapie sowie mit dokumentierten Rückfällen der Patienten überein.

Screening über die pädiatrische ALL hinaus ausweiten

Das Forschungsteam plant, die Tests auf andere Blutkrebserkrankungen auszuweiten, darunter die akute myeloische Leukämie, und erwachsene Patientenkohorten zu untersuchen. Diese technische Innovation der funktionellen Wirkstoffprofilierung soll die Zeitspanne zwischen Diagnose und Auswahl einer personalisierten Therapie verkürzen und Standardregime vermeiden, die wahrscheinlich versagen, so die in Nature Biomedical Engineering veröffentlichten Ergebnisse des Teams.

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