Mayo Clinic treibt zwei nanopartikelbasierte Krebstherapien in getrennten Forschungsprogrammen voran

Mayo-Clinic-Forschende treiben zwei voneinander unabhängige, nanopartikelbasierte Ansätze zur Krebsbehandlung voran: Der eine richtet sich mit milchbasierten Transportvehikeln gegen aggressiven Gallengangskrebs, der andere nutzt magnetische Nanopartikel, um Tumoren bei metastasierter Erkrankung zu erhitzen.

Im ersten Programm haben die Forschenden eine Methode entwickelt, um Behandlungen direkt zu Cholangiokarzinom-Tumoren zu bringen – mithilfe von aus Milch gewonnenen Nanopartikeln, die wie gesteuerte Liefervehikel funktionieren. Die in JHEP Reports veröffentlichten Ergebnisse deuten auf eine potenzielle zielgerichtete genetische Therapie hin, die darauf ausgelegt ist, Krebszellen anzugreifen und zugleich gesundes Gewebe zu schonen. Das multidisziplinäre Forschungsteam setzte eine gentherapeutische Strategie mit small interfering RNA (siRNA) ein – einem Molekül, das bestimmte Gene vorübergehend zum Schweigen bringen kann.

Das Team durchsuchte eine riesige Bibliothek von 600 Billionen zufälligen DNA-Molekülen, um solche zu finden, die selektiv an die Oberfläche von Krebszellen binden können. Mit einer als Cell-SELEX bezeichneten Technik entdeckten sie einen kurzen DNA-Strang, einen sogenannten Aptamer, der wie ein molekulares Leitsystem funktioniert und es ihm ermöglicht, Cholangiokarzinom-Zellen zu finden und an ihnen anzudocken. Dieses Leitsystem wurde an winzige, fettbasierte Partikel aus Milch gekoppelt, die zuvor als biokompatibler Weg entwickelt worden waren, Behandlungen durch den Körper zu transportieren. Diese milchbasierten Nanopartikel wurden mit siRNA beladen und mit dem tumorausrichtenden Aptamer ausgestattet, sodass eine direkte Einschleusung der genetischen Therapie in Krebszellen möglich wurde.

Dieses System könnte eine Gen-Stilllegungstherapie direkt in den Krebs liefern, was zu einer Abnahme des Krebswachstums und zu einer Zunahme des Absterbens von Krebszellen führen kann – ohne benachbartes gesundes Gewebe zu schädigen. Obwohl es sich um präklinische Befunde handelt, wurde die Technologie von Mayo Clinic patentiert, und die Forschenden arbeiten nun daran, Gen-Zielstrukturen zu optimieren und den Ansatz bei mehreren Formen des Cholangiokarzinoms zu testen. Langfristiges Ziel ist es, patientenspezifische Gentherapien zu entwickeln, die über diese milchbasierte Plattform verabreicht werden, um die Behandlungsergebnisse für Patientinnen und Patienten zu verbessern. Diese Forschung wurde vom Mayo Clinic RNA Discovery and Translation Program, dem Mayo Clinic Department of Surgery, dem Mayo Clinic Hepatobiliary SPORE NCI, dem Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology, JSPS KAKENHI Fostering Joint International Research sowie der University of Wisconsin Biology of Aging and Age-Related Diseases gefördert.

In einem separaten Programm arbeitete Mayo Clinic mit New Phase Ltd. zusammen, um die erste Maschine für magnetische Nanopartikel-vermittelte Hyperthermie für die Krebsforschung in den USA zu installieren. Hyperthermie ist ein Verfahren, das Wärme nutzt, um Krebszellen zu schädigen und abzutöten. Die experimentelle Maschine wird Forschung unterstützen, die die Sicherheit, Durchführbarkeit und potenzielle Wirksamkeit dieses Ansatzes in der Krebsbehandlung bewertet.

Bei der experimentellen Hyperthermie-Maschine handelt es sich um ein elektromagnetisches Induktionssystem, das auf den Rumpf abzielt. Ärztinnen und Ärzte verabreichen zunächst eisenoxidhaltige magnetische Nanopartikel über eine IV, sodass sie sich in Tumoren anreichern können. Anschließend positioniert das Behandlungsteam die Patientin bzw. den Patienten in der Maschine, wo elektromagnetische Wellen die Tumoren erhitzen, um Krebszellen zu zerstören. Induktionskochfelder benötigen spezielles Kochgeschirr, um mit dem Gerät zu interagieren. Statt Pfannen nimmt der Tumor die Nanopartikel auf und wird damit gewissermaßen zur Induktionspfanne. Wenn wechselnde Magnetfelder auf die Pfanne einwirken, entsteht Wärme. Eine spezielle Beschichtung der Nanopartikel begrenzt die Temperatur auf höchstens 50 Grad Celsius. Das Behandlungsteam legt den Patientinnen und Patienten zudem Kühldecken an, damit die Körpertemperatur nicht zu stark ansteigt, und überwacht sie engmaschig. Die Hoffnung ist, dass diese kontrollierte Erwärmung den Tumor schädigen und sein Wachstum verlangsamen oder stoppen kann.

New Phase Ltd. stellt sowohl die Hyperthermie-Maschine als auch die Nanopartikel her. Mayo Clinic installierte das Gerät in der Abteilung Radiation Oncology im Jacobson Building der Mayo Clinic in Rochester. Das Team schloss die Installation im November 2025 ab. Die erste Patientin bzw. der erste Patient in den USA erhielt dann im Dezember 2025 im Rahmen einer klinischen Studie eine Hyperthermie-Behandlung.

In der klinischen Studie verabreichen die Forschenden die experimentelle Therapie bei metastasierten soliden Tumoren in allen Körperregionen außer dem Gehirn. Die experimentelle Therapie kann gleichzeitig bei mehreren Tumoren angewendet werden und auch bei Krebserkrankungen, die tief im Körper liegen. Die Forschenden konzentrieren sich auf Patientinnen und Patienten, deren Krebs gegenüber mehreren Linien systemischer Therapien und anderen fortgeschrittenen Behandlungen, einschließlich Radiotherapie, resistent ist. Außerdem planen die Forschenden, Hyperthermie in Kombination mit anderen Behandlungen wie Bestrahlung zu untersuchen. Eine Kombinationstherapie könnte niedrigere Strahlendosen bei gleicher Wirksamkeit ermöglichen oder die Ergebnisse bei strahlenresistenten Tumoren verbessern.

Vor zwanzig Jahren nutzten Strahlenonkologinnen und -onkologen der Mayo Clinic Ultraschall, um mit Wasser gefüllte Beutel zu erwärmen, die auf die Haut von Patientinnen und Patienten gelegt wurden – häufig auf die Brustwand von Frauen mit erneut aufgetretenem Brustkrebs nach Operation und Bestrahlung. Allerdings war die Temperatur der Wasserbeutel unzuverlässig, und Patientinnen und Patienten konnten Schmerzen verspüren, sodass die Technik in Ungnade fiel. Auch andere Studien, die Vorteile einer Kombination aus Hyperthermie und Bestrahlung zeigten, waren durch technologische Einschränkungen begrenzt.

Mayo Clinic hat ein finanzielles Interesse an der in dem Hyperthermie-Programm genannten Technologie. Mayo Clinic wird sämtliche Einnahmen, die sie daraus erzielt, zur Unterstützung ihres gemeinnützigen Auftrags in Patientenversorgung, Ausbildung und Forschung verwenden.