Präzisionsmedizin macht Fortschritte: Personalisierte Therapien für seltene und pädiatrische Krebserkrankungen
Forscher entwickeln personalisierte Therapien für seltene und pädiatrische Krebserkrankungen mithilfe von genetischem Profiling, KI-gestützter Dosierung und 3D-Nanodruck. Ziel ist es, Behandlungsergebnisse zu verbessern und gleichzeitig akute sowie langfristige Toxizitäten zu reduzieren.
Forscher treiben personalisierte Behandlungsstrategien für seltene und pädiatrische Krebserkrankungen mithilfe von genetischem Profiling, künstlicher Intelligenz und neuartigen Technologien zur Arzneimittelverabreichung voran. Seltene Krebserkrankungen betreffen weniger als 40.000 Menschen pro Jahr, machen insgesamt jedoch 27% aller Krebserkrankungen aus und sind für 25% der krebsbedingten Todesfälle verantwortlich.
Eine klinische Studie mit dem Namen Investigation of Profile-Related Evidence Determining Individualized Cancer Therapy, kurz I-PREDICT, nutzt den individuellen genetischen Bauplan des Tumors jedes Patienten, um eine personalisierte medikamentöse Behandlung zu erstellen. Dabei werden mehrere Medikamente kombiniert, um gleichzeitig auf mehrere zentrale genetische Treiber des Tumors abzuzielen. Die meisten Tumoren weisen mehrere krebsauslösende Mutationen auf, und das gleichzeitige Angehen sekundärer molekularer Veränderungen kann die Wirksamkeit der Behandlung verbessern.
Der I-PREDICT-Ansatz wurde erfolgreich bei gastrointestinalen Stromatumoren sowie bei einem breiteren Spektrum seltener und häufiger Krebserkrankungen angewendet. Eine Brustkrebspatientin, die 2016 in die Studie aufgenommen wurde, ist inzwischen krebsfrei, nachdem sie vor neun Jahren kurz vor einer Hospizversorgung stand.
Bei seltenen abdominalen Krebserkrankungen, insbesondere der Bauchspeicheldrüse und des Gastrointestinaltrakts einschließlich Tumoren des Appendix, haben Forscher tumorentfernende Operationen mit einer erhitzten Chemotherapie (HIPEC) kombiniert, die direkt in die Bauchhöhle verabreicht wird. Der erstmalige Einsatz von Gewebemodellen des Appendixkarzinoms zur Testung neuer Medikamente im Labor führte zu der Entdeckung, dass Palbociclib, ein Arzneimittel, das traditionell zur Behandlung von Brustkrebs eingesetzt wird, ein bemerkenswertes Potenzial bei der Behandlung dieser seltenen Erkrankung zeigte. Als bereits von der FDA zugelassenes Medikament mit bekanntem Nebenwirkungsprofil könnte es rasch in Studien überführt werden.
In der Journal of Clinical Oncology veröffentlichte Ergebnisse belegten Palbociclib als die erste wirklich wirksame zielgerichtete Therapie für Appendixkarzinom – und möglicherweise auch für andere Krebserkrankungen, die ähnliche genetische Mutationen aufweisen. Patienten in den gesamten USA beginnen von dieser Entdeckung zu profitieren, und Krankenversicherungen haben auf Grundlage des Berichts den Versicherungsschutz für die Behandlung ausgeweitet.
In der pädiatrischen Onkologie erhalten jährlich mehr als 400.000 Kinder eine Krebsdiagnose, was Krebs zu einer der führenden Ursachen von Krankheit und Tod im Kindesalter weltweit macht. Während die Überlebensraten bei akuter lymphoblastischer Leukämie in Ländern mit hohem Einkommen über 90% liegen, bleiben sie in vielen Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen unter 40%. Langzeitüberlebende sind Risiken für nichtübertragbare Erkrankungen ausgesetzt, etwa Herzerkrankungen durch Anthrazykline, Hörverlust durch Cisplatin sowie Lernschwierigkeiten nach kranieller Bestrahlung.
KI-gestütztes molekulares Profiling kann genetische, klinische und Behandlungsdaten analysieren, um vorherzusagen, wie ein Kind auf eine Therapie reagieren wird, Dosierungen anzupassen und das Risiko von Nebenwirkungen zu senken. 3D-Nanodruck ermöglicht die bedarfsgerechte Herstellung personalisierter Arzneimittel. Eine strukturierte Literaturrecherche in PubMed, Scopus, Web of Science und Google Scholar (2005–2024) identifizierte Studien, die zeigten, dass bei Leukämie, Neuroblastom, Hirntumoren, Knochensarkom und Lymphom KI-gestützte Plattformen die individualisierte Exposition gegenüber Chemotherapeutika verbesserten, Toxizitäten auf Grundlage klinischer oder pharmakogenomischer Marker vorwegnahmen und Kliniker bei der Anpassung der frühen Behandlung unterstützten.
3D-Nanodruck ermöglichte kindgerechte Arzneimittel, Multi-Drug-Polypills und kontrolliert freisetzende Formulierungen, die Dosierungsfehler reduzierten und die Therapieadhärenz verbesserten. Erste klinische Erfahrungen im Krankenhaus mit bayesianischem therapeutischem Drug Monitoring und bedarfsgerechtem pädiatrischem Arzneimitteldruck deuteten auf eine hohe Umsetzbarkeit im realen klinischen Umfeld hin. Genetische Variabilität innerhalb von Tumoren führt dazu, dass unterschiedliche Teile desselben Tumors unterschiedlich reagieren, was das Risiko eines Therapieversagens erhöht.
Die meisten Medikamente werden für Erwachsene entwickelt und anschließend für Kinder angepasst, was zu Dosierungsfehlern, schlechter Adhärenz und schädlichen Nebenwirkungen führen kann. KI-gestützte Dosierung und nano-gedruckte Formulierungen erhöhten die Präzision und senkten akute sowie späte Toxizitäten, was gesündere langfristige Behandlungsergebnisse bei krebskranken Kindern unterstützt – insbesondere, wenn dies mit krankheitsspezifischen Bedürfnissen verknüpft ist.