Ein Hirntumor ist zwar eine relativ seltene Krebsform – sie macht nur zwei Prozent aller bösartigen Tumore aus – dafür ist sie aber umso aggressiver. Die häufigste bösartige Form des Hirntumors bei Erwachsenen ist das Glioblastom, das als unheilbar gilt, weil es immer wieder zurückkehrt. Es kann den Frontal- und Temporallappen und sogar das Rückenmark befallen und seine rasante Zellteilung lässt den Tumor sehr schnell wachsen. Im schlimmsten Fall, einem Grad 4 Glioblastom, beträgt die mittlere Lebenserwartung nach der Diagnose gerade mal 10 bis 15 Monate.
Berühmte Opfer eines Hirntumors sind unter anderem Komponist George Gershwin (1898-1937), Hollywoodstar Elizabeth Taylor (1932-2011), Senator Edward Kennedy (1932-2009), Skilegende Toni Sailer (1935-2009), Modeschöpfer Yves Saint Laurent (1936-2008) und die Musiker Bob Marley (1945-1981) und George Harrison (1943-2001). Im August vergangenen Jahres erlag der ehemalige US-Senator John McCain vier Tage vor seinem 82. Geburtstag einem Glioblastom. Nur ein Jahr zuvor, im Juli 2017, war den Ärzten der Mayo-Klinik der Tumor bei der Entfernung eines Blutgerinnsels über dem Auge aufgefallen.
Keine spezifischen Symptome
Das Tückische an einem Glioblastom ist, dass es lange keine Beschwerden verursacht und es keine bekannten Blutwerte oder andere Früherkennungszeichen gibt. Dadurch wächst es häufig unbemerkt, bis es entweder, wie bei McCain durch Zufall, oder durch ausgeprägte neurologische Ausfälle entdeckt wird. Diese reichen von Kopfschmerzen, Antriebsstörungen und Krampfanfällen bis hin zu Sprachstörungen und Lähmungen. All diese Symptome können aber auch auf andere Krankheiten hindeuten und sind nicht spezifisch für einen Hirntumor.
Bisher werden Glioblastome durch chirurgische Entfernung gefolgt von Strahlen- und Chemotherapie behandelt. Eine Heilung gibt es aber nicht und die Krankheit verläuft immer tödlich. „Trotz operativer Entfernung, Bestrahlung und Chemotherapie treten Glioblastome meist innerhalb weniger Monate erneut auf“, erläutert der Neurochirurg Professor Dr. Marc-Eric Halatsch, Leitender Oberarzt der Klinik für Neurochirurgie am Universitätsklinikum Ulm. „Denn für ein Nachwachsen des aggressiven Hirntumors reichen einzelne Zellen aus, die der Tumor in das ihn umgebende Hirngewebe gestreut hat. Diese können wir jedoch – um so viel gesundes Hirngewebe wie möglich zu erhalten – häufig nicht operativ zusammen mit dem eigentlichen Tumor entfernen.“
Ein Team um Professor Halatsch und Medizintechnikingenieur Professor Dr. Felix Capanni von der Technischen Hochschule Ulm hat nun ein LED-Implantat entwickelt, das die aggressiven Hirntumorzellen mittels direkt im Hirn ausgesendetem Lichts abtöten soll. Bei ersten Untersuchungen im Labor und auch am lebenden Organismus bei Hausschweinen hat diese neue Methode vielversprechende Ergebnisse und auch eine sehr gute Verträglichkeit gezeigt. Außerdem hatte das Implantat mit Licht emittierenden Dioden (LED), das elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen einschließlich UV-Licht aussenden kann, auch zu Folge, dass das Tumorwachstum entscheidend gebremst oder die Glioblastomzellen sogar komplett eliminiert wurden.
Methode bei Hauttumoren schon erprobt
Die Wissenschaftler bedienten sich als Ausgangspunkt für ihre Erfindung einer Methode, die beispielsweise bei Hauttumoren bereits zum Einsatz kommt: der photodynamischen Therapie. Hier werden bösartigen Tumorzellen zunächst mithilfe einer chemischen Substanz (Photosensibilisator) selektiv lichtempfindlich gemacht und dann mit Licht einer genau festgelegten Wellenlänge bestrahlt. Im Idealfall sterben die Tumorzellen ab (phototoxischer Effekt).
Das in Ulm neu entwickelte LED-Implantat soll nach der operativen Entfernung des Tumors genau an der Stelle im Gehirn platziert werden, an der die so genannte Resektionshöhle entstanden ist. „Da Glioblastome meist innerhalb eines Saums von zwei Zentimetern um die Resektionshöhle herum erneut auftreten, sollen insbesondere die in diesem Bereich vorhandenen Tumorzellen durch die wiederholte Bestrahlung erreicht und zerstört werden“, erklären die Forscher. Die Eindringtiefe der verwendeten Strahlung in das Gewebe sei dabei Gegenstand aktueller Untersuchungen.
Bis die Methode beim Menschen angewendet werden kann, wird allersings noch einige Zeit ins Land gehen, da noch zahlreiche zusätzliche Tests erfolgen müssen. Die Ergebnisse der aktuellen Studie werden im Rahmen der Mitte Mai in Würzburg stattfindenden 70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie vorgetragen.
Das LED-Implantat
Das „Mikrocontroller-basierte LED-Implantat für die postoperative intrazerebrale photodynamische Therapie von Glioblastomzellen“, wie das Implantat offiziell heißt, soll nach der operativen Entfernung des Glioblastoms direkt im Gehirn platziert und mit dem Mikroprozessor und einer Stromquelle in Form einer wieder aufladbaren Batterie, die mit dem Verbindungskabel in den Körper implantiert wird, verbunden werden.
Das Implantat selbst besteht aus einem Glaskörper mit integrierten LED, die in der Lage sind, Licht mit den Wellenlängen 405 und 635 nm sowie UV-Licht auszustrahlen. Dabei kann das Licht umso tiefer ins Hirngewebe eindringen, je größer die Wellenlänge ist. Die Größe des Glaskörpers kann den Dimensionen der Resektionshöhle angepasst werden.
Zur technischen Umsetzung der gemeinsam mit Dr. Richard Kast (Burlington, Vermont, U.S.A.) entwickelten Implantatidee hat sich Prof. Halatsch im Jahr 2012 die Unterstützung des Medizintechnikingenieurs Prof. Felix Capanni (Prodekan der Fakultät Mechatronik und Medizintechnik, Technische Hochschule Ulm) geholt. Für ihr Projekt hatten die Wissenschaftler 2015 eine Förderung in Höhe von 151.800 Euro im Rahmen der Ausschreibung „Innovative Projekte/Kooperationsprojekte“ des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg erhalten.
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