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Modellentwicklung: Berechnung des Tumors

Computermodelle von Geweben helfen, Krebserkrankungen besser zu verstehen. Zudem liefern sie neue Therapieansätze.
Tumor

Als der Antikörper "Bevacizumab" vor neun Jahren für die Behandlung von Brustkrebs zugelassen wurde, hielten Ärzte und Forscher ihn für einen viel versprechenden Wirkstoff. Denn wachsende Tumoren benötigen zunehmend mehr Sauerstoff und senden daher chemische Signale aus, um die Bildung neuer Blutgefäße anzuregen, die ins Tumorgewebe einsprossen. Beva­cizumab hemmt diesen Prozess, schneidet die Geschwulst damit von der Blutzufuhr ab und lässt sie schrumpfen. Doch schon bald stellten die Mediziner fest, dass einige der so behandelten Patientinnen keineswegs von der Therapie profitierten, im Gegenteil: Ihre Brusttumoren wuchsen noch intensiver ins umgebende Gewebe ein. Eine genaue Untersuchung des Phänomens bestätigte zwar, dass der Antikörper wie vorgesehen das Wachstum neuer Blutgefäße unterbindet. Doch der daraus resultierende Sauerstoffmangel im Tumor führt zur verstärkten Aktivierung von Krebsstammzellen, was die Geschwulst aggressiver macht. Daher widerrief die US-Arzneimittelbehörde FDA (Food and Drug Adminis­tration) ihre Zulassung des Medikaments vor zwei Jahren.

Diese Geschichte zeigt: Krebs ist eine komplexe Erkrankung. Tumoren setzen sich aus diversen Zelltypen zusammen, die sich in verschiedenen Zellzyklusstadien befinden und unterschiedliche chemische Signale aussenden und empfangen. Größere Geschwulste sind von Blutgefäßen durchzogen und treten in eine komplizierte Wechselwirkung mit dem umgebenden Körpergewebe und den Organen, in die sie einwachsen. Zudem zeigen sie vielfältige Reaktionen auf Arzneistoffe, die sich gegen sie richten ...

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  • Quellen

Savage, N.: Modelling: Computing cancer. In: Nature Outlook 491, S. 56 – 57, 22. November 2012 (Englisches Original des vorliegenden Artikels)

Fisher J., Henzinger T. A.: Executable Cell Biology. In: Nature Biotechnology 25, S. 1239 – 1249, 2007

Stamper I. J. et al.: Modelling the Role of Angiogenesis and Vasculogenesis in Solid Tumour Growth. In: Bulletin of Mathematical Biology 69, S. 2737 – 2772, 2007

Swat M. H. et al.: Multi-Scale Modelling of Tissues Using CompuCell3D. In: Methods in Cell Biology 110, S. 325 – 366, 2012