Forscher entwickeln innovative Methode zur Nutzung der zirkadianen Rhythmen von Tumorzellen zur Optimierung von Krebstherapien
23.08.2024 Die Wirksamkeit von Medikamenten kann stark von der Tageszeit abhängen, zu der sie eingenommen werden. Dies liegt daran, dass unser Körper im Rhythmus der inneren Uhr, dem sogenannten zirkadianen Rhythmus, arbeitet.
Da dieser Rhythmus bei jedem Menschen unterschiedlich ist und von vielen Faktoren beeinflusst wird, ist es schwierig, die Einnahmezeiten individuell anzupassen. Forscher der Charité – Universitätsmedizin Berlin haben jedoch eine Methode entwickelt, um den optimalen Zeitpunkt für die Krebsbehandlung anhand bestimmter Brustkrebs-Zelllinien zu bestimmen.
Carolin Ector vom Charité Comprehensive Cancer Center und Kollegen untersuchten den optimalen Zeitpunkt für die Medikamentenverabreichung, basierend auf den individuellen zirkadianen Rhythmen der Tumoren.
„Wir haben Zellen von Patientinnen mit triple-negativem Brustkrebs kultiviert, um zu beobachten, wie sie zu unterschiedlichen Tageszeiten auf die verabreichten Medikamente reagieren“, sagt Ector. „Mit Live-Imaging, einer Technik zur kontinuierlichen Beobachtung lebender Zellen, und komplexen Datenanalysetechniken konnten wir die zirkadianen Rhythmen, Wachstumszyklen und Medikamentenreaktionen dieser Krebszellen genau überwachen und bewerten.“
Core clock genes
Die Forscher haben spezifische Tageszeiten identifiziert, zu denen Krebszellen am empfindlichsten auf Medikamentenbehandlungen reagieren. Beispielsweise zeigte sich, dass das Chemotherapeutikum 5-Fluorouracil bei einer bestimmten Krebszelllinie zwischen 8 und 10 Uhr morgens am effektivsten war. Die Studie verdeutlicht auch, dass bestimmte zelluläre und genetische Faktoren eine entscheidende Rolle spielen. Die Wissenschaftler konnten sogar die Gene identifizieren, die für die zirkadiane Wirkung bestimmter Medikamente verantwortlich sind.
„Wir nennen diese Gene ‚core clock genes‘, also zentrale Uhren-Gene. Sie beeinflussen die Empfindlichkeit von Krebszellen gegenüber Behandlungen zu verschiedenen Tageszeiten erheblich“, sagt Studienleiter Adrián Granada.
In ihrer Arbeit stellen die Forscher einen Hochdurchsatz-Ansatz vor, der Live-Bildgebungs- und Datenanalysetechniken integriert, um Krebszellmodelle tiefgehend zu phänotypisieren und ihre zirkadianen Rhythmen, ihr Wachstum und ihr Ansprechen auf Medikamente zu bewerten. Sie entwickelten ein rationalisiertes Verfahren zur Erstellung von Profilen für die Empfindlichkeit von Medikamenten zu verschiedenen Tageszeiten und identifizieren optimale Behandlungsfenster sowie empfindliche Zelltypen und Medikamentenkombinationen. Schließlich setzen sie mehrere computergestützte Werkzeuge ein, um zelluläre und genetische Faktoren aufzudecken, die die tageszeitliche Empfindlichkeit gegenüber Medikamenten beeinflussen.
Dieser Ansatz ermöglicht laut den Wissenschaftlern die Erstellung detaillierter Profile, die aufzeigen, wie verschiedene Krebszelltypen zu unterschiedlichen Tageszeiten auf verschiedene Medikamente reagieren.
Die Studienergebnisse müssen nun in Studien mit größeren Patientengruppen bestätigt werden, scheiben die Autoren.
© arznei-news.de – Quellenangabe: Nat Commun 15, 7205 (2024), doi: 10.1038/s41467-024-51611-3
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