Forscher nutzen Ultraschall, um dem Gehirn eine Chemotherapie zuzuführen

5. Mai 2023 Von Sean Whooley

[Screenshot aus einem Video von Northwestern Medicine]

Das Gerät öffnete die Blut-Hirn-Schranke und durchdrang wiederholt große, kritische Regionen des menschlichen Gehirns. Dies ermöglichte die intravenöse Verabreichung einer Chemotherapie.

Wenn der Patient wach ist, öffnet ein vierminütiger Eingriff die Blut-Hirn-Schranke und der Patient geht nach ein paar Stunden nach Hause. Die Ergebnisse der Northwestern-Studie zeigten, dass die Behandlung sowohl sicher als auch gut verträglich ist. Einige Patienten erreichten sogar bis zu sechs Zyklen Chemotherapie.

Das Papier wurde am 2. Mai in The Lancet Oncology veröffentlicht.

Die Forscher sagen, dass dies die erste Studie ist, die die Wirkung der ultraschallbasierten Öffnung der Blut-Hirn-Schranke auf die Konzentrationen der Chemotherapie im menschlichen Gehirn erfolgreich quantifiziert. Die Öffnung der Blut-Hirn-Schranke führte zu einem etwa vier- bis sechsfachen Anstieg der Medikamentenkonzentration im menschlichen Gehirn. Diesen Anstieg beobachteten die Wissenschaftler sowohl bei Paclitaxel als auch bei Carboplatin. Diese Medikamente werden normalerweise nicht zur Behandlung dieser Patienten eingesetzt, da sie unter normalen Umständen die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden.

Frühere Studien injizierten Paclitaxel direkt in das Gehirn und zeigten vielversprechende Anzeichen einer Wirksamkeit. Die Forscher brachten die direkte Injektion jedoch mit Toxizität wie Hirnreizungen und Meningitis in Verbindung.

Die derzeitige Chemotherapie bei Glioblastomen, Temozolomid, überwindet die Blut-Hirn-Schranke, sagen die Forscher. Laut dem leitenden Forscher Dr. Adam Sonabend handelt es sich jedoch um ein schwaches Medikament.

„Dies ist möglicherweise ein großer Fortschritt für Glioblastompatienten“, sagte Sonabend, außerordentlicher Professor für neurologische Chirurgie an der Feinberg School of Medicine der Northwestern University und Neurochirurg der Northwestern Medicine.

Nach Angaben des Teams ist es auch die erste Studie, die beschreibt, wie schnell sich die Blut-Hirn-Schranke nach der Beschallung schließt. Der größte Teil der Wiederherstellung erfolgt in den ersten 30 bis 60 Minuten nach der Ultraschallbehandlung. Dies könnte die Optimierung der Abfolge der Medikamentenabgabe und der Ultraschallaktivierung ermöglichen und so die Medikamentenpenetration in das menschliche Gehirn maximieren.

Die Forscher sagen, dass die Verwendung von Ultraschall und Mikrobläschen zur Öffnung der Blut-Hirn-Schranke vorübergehend ist. Der größte Teil der Integrität der Blut-Hirn-Schranke wird beim Menschen innerhalb einer Stunde nach dem Eingriff wiederhergestellt. Frühere Studien zeigten eine Wiederherstellung 24 Stunden nach der Sonifikation des Gehirns.

„Es gibt ein kritisches Zeitfenster nach der Sonifikation, in dem das Gehirn für im Blutkreislauf zirkulierende Medikamente durchlässig ist“, sagte Sonabend.

Die Forscher planen, diese Erkenntnisse als Grundlage für eine laufende klinische Phase-2-Studie zur Untersuchung von Patienten mit rezidivierendem Glioblastom zu nutzen. Sie wollen untersuchen, ob eine Kombination aus Paclitaxel und Carboplatin – verabreicht durch ihre Technik – das Überleben verlängert.

In der Phase-1-Studie wurden die Patienten operiert, um ihre Tumore zu entfernen und das Ultraschallgerät zu implantieren. Sie begannen wenige Wochen nach der Implantation mit der Behandlung.

Wissenschaftler steigerten die Paclitaxel-Dosis, die alle drei Wochen verabreicht wurde, begleitet von der Öffnung der Blut-Hirn-Schranke. In Studien wurde auch eine Untergruppe von Patienten untersucht, um die Wirkung des Ultraschallgeräts auf die Arzneimittelkonzentrationen zu untersuchen. Mithilfe von Fluoreszein und MRT, die nach der Ultraschalltherapie erstellt wurden, visualisierten und kartierten die Forscher die Blut-Hirn-Schranke.

„Während wir uns auf Hirntumor konzentriert haben (von dem es in den USA etwa 30.000 Gliome gibt), öffnet dies die Tür zur Erforschung neuartiger medikamentöser Behandlungen für Millionen von Patienten, die an verschiedenen Hirnerkrankungen leiden“, sagte Sonabend.