Fokussierter Ultraschall kann bei Kindern, die wegen Hirntumor behandelt werden, sicher eingesetzt werden

Fokussierter Ultraschall kann bei Kindern, die wegen Hirntumor behandelt werden, sicher eingesetzt werden

Forscher der Columbia University sind die ersten, die zeigen, dass fokussierter Ultraschall – eine nicht-invasive Technik, die Schallwellen nutzt, um die Abgabe von Medikamenten in das Gehirn zu verbessern – bei Kindern, die wegen Hirntumor behandelt werden, sicher eingesetzt werden kann.

Die von Columbia-Ingenieuren entwickelte fokussierte Ultraschalltechnik wurde in Kombination mit Chemotherapie bei drei Kindern mit diffusem Mittelliniengliom getestet, einem seltenen und aggressiven Hirntumor, der allgemein tödlich verläuft.

Die Studie ergab, dass fokussierter Ultraschall bei allen drei Patienten erfolgreich die Blut-Hirn-Schranke öffnete, wodurch das Chemotherapeutikum die Tumore erreichen konnte und zu einer gewissen Verbesserung der Patientenmobilität führte. (Alle drei Patienten starben schließlich an ihrer Krankheit oder den Komplikationen von COVID.

„Nachdem wir die Sicherheit und Durchführbarkeit von fokussiertem Ultraschall bei Kindern nachgewiesen haben, haben wir die Tür für weitere Studien geöffnet, um die Technik früher im Krankheitsverlauf und mit geringeren systemischen, aber höheren Gehirndosen zu testen. Unsere Hoffnung ist, dass die Technologie das Überleben von Kindern mit Hirntumor verbessern wird“, sagt Studienleiter Stergios Zacharoulis, außerordentlicher Professor für Pädiatrie am Vagelos College of Physicians and Surgeons der Columbia University und pädiatrischer Onkologe bei NewYork-Presbyterianisches Morgan Stanley Children’s Hospital des Children’s Hospital of New York.

Columbia hat bereits eine Folgestudie mit fokussiertem Ultraschall mit Etoposid gestartet, einem von der FDA zugelassenen Chemotherapeutikum, das Wirksamkeit gegen Hirnkrebszellen gezeigt hat.

Die Herausforderung bei der Behandlung von Hirntumor

Obwohl neue Therapien das Leben von Patienten mit aggressiven Tumoren wie Bauchspeicheldrüsenkrebs und Melanom verändern, bleibt die Prognose für Hirntumor seit Jahrzehnten hartnäckig unverändert. Die Überlebensrate von Kindern mit einem Mittelliniengliom, das tief im Hirnstamm beginnt, beträgt in der Regel weniger als ein Jahr nach der Diagnose.

Ein wesentliches Hindernis für die Überlebensverbesserung von Hirntumorpatienten ist physischer Natur: Die Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn vor Viren, Bakterien und Toxinen im Blutkreislauf schützt, verhindert auch, dass fast alle Chemotherapien Hirntumoren in ausreichender Konzentration erreichen. Im Labor hat Elisa Konofagou, Professorin für Biomedizintechnik an der Columbia University, immer wieder gezeigt, dass die Barriere sicher gelockert werden kann, damit Medikamente in das Gehirn eindringen und dann wieder hergestellt werden können.

Viele Krebsmedikamente sind in der Lage, Gehirnkrebszellen abzutöten, was darauf hindeutet, dass Techniken, die es mehr Arzneimittelmolekülen ermöglichen, die Barriere zu passieren und auf die Tumorzellen abzuzielen, das Potenzial haben, die Behandlung zu verändern.

Wie fokussierter Ultraschall funktioniert

Fokussierter Ultraschall öffnet die Blut-Hirn-Schranke, indem er Schallwellen nutzt, um winzige, mit Lipiden überzogene Gasbläschen innerhalb der Barriere zum Vibrieren zu bringen. Wenn sich die vibrierenden Blasen ausdehnen und zusammenziehen, öffnen sie Wege in der Barriere, durch die Medikamente gelangen können.

Die meisten fokussierten Ultraschalltechniken erfordern den Einsatz von MRT-Geräten, um die Schallwellen an bestimmte Stellen im Gehirn zu leiten.

„MRTs können für einige von uns eine stressige Erfahrung sein, besonders aber für Kinder, denen es wirklich schwerfällt, während des Eingriffs still im Gerät zu bleiben“, sagt Konofagou, der die Technik entwickelt hat. „Bei Columbia bestand unsere Innovation darin, die fokussierte Ultraschallbehandlung außerhalb des MRT-Geräts zu verlagern und die Behandlung in einer für das Kind freundlichen Umgebung durchzuführen, während seine Familie während des Eingriffs im Zimmer war.“

Mit dem von Columbia entwickelten Gerät werden vor der fokussierten Ultraschallbehandlung mit einem handgeführten Gerät MRT-Bilder zur Navigationsplanung angefertigt.

Patienten können ihren Kopf auf eine Massageliege legen und während der Behandlung auf einem Tablet spielen oder ein Buch lesen. Der Eingriff ist völlig nichtinvasiv und schmerzlos und dauert nur wenige Minuten.“

Elisa Konofagou, Professorin für Biomedizintechnik, Columbia University

Quellen: