Ein Atlas für bessere Therapien gegen Prostatakrebs
Dieses Forschungsprojekt des NFP 79 liefert erstmals eine systematische Antwort auf eine grundlegende Frage der Krebsforschung und stellt der Forschungsgemeinschaft ein frei zugängliches Online-Instrument zur Verfügung.
Das Projekt von Jean-Philippe Theurillat von der Università della Svizzera italiana ist das erste Projekt des NFP 79, das seine Forschungsphase abgeschlossen hat. Es liefert eine systematische Methode, um zu messen, wie gut verschiedene Labormodelle menschliche Tumoren von Betroffenen abbilden. «Forschende stehen derzeit vor einer schwierigen Situation», erklärt Theurillat. «Aufgrund fehlender Daten beruht die Wahl eines Zellmodells häufig eher auf Annahmen als auf fundierten Erkenntnissen.» Sein Team wollte dies ändern.
Jahrzehntelange Entwicklung von Modellen – aber kaum Vergleiche
In den vergangenen Jahrzehnten wurden zahlreiche Verfahren entwickelt, um menschliche Zellen im Labor zu kultivieren – unter anderem mit dem Ziel, Tierversuche zu reduzieren oder zu ersetzen. In den letzten Jahren wurden insbesondere sogenannte Organoidkulturen, also kleine dreidimensionale Zellstrukturen, als besonders fortschrittliche Methode etabliert. Bislang fehlte jedoch ein systematischer Vergleich dieser Modelle mit echten menschlichen Tumoren. Die Wahl eines Zellmodells beruhte deshalb oft auf Erfahrung oder Annahmen statt auf belastbaren Daten.
Genexpression als Referenz
Um diese Lücke zu schliessen, nutzte das Forschungsteam Genexpressionsanalyse, mit der bestimmt werden kann, welche Gene in einer Zelle aktiv sind. Die Forschenden verglichen Prostatakrebszellen aus unterschiedlichen Kulturbedingungen mit Tumorproben von Betroffenen. Anschliessend setzten sie Methoden der künstlichen Intelligenz ein, um zu identifizieren, welche Laborbedingungen die biologischen Eigenschaften menschlicher Tumoren am besten widerspiegeln. Während des gesamten Projekts legte das Team besonderen Wert auf kostengünstige und praktikable Verfahren, die sich im Laboralltag einfach anwenden lassen.
Ein frei zugängliches Instrument für die Forschung
Herzstück des Projekts ist der Prostate Cancer Atlas: ein cloudbasiertes Instrument, mit dem Forschende mit eigenen Daten analysieren können, wie stark ihr Labormodell menschlichem Tumorgewebe ähnelt und welchem Krankheitsstadium es am ehesten entspricht. Bis heute hat der Atlas über 400 regelmässige Nutzerinnen und Nutzer aus Wissenschaft und Industrie gewonnen. Derzeit umfasst er 1'365 Proben, wobei für Herbst 2025 eine Aktualisierung auf nahezu 3000 Proben geplant ist.
Der Prostate Cancer Atlas bietet Forschenden in Wissenschaft und Industrie eine konkrete, evidenzbasierte Möglichkeit, die Stärken und Grenzen ihrer Labormodelle zu beurteilen. Gleichzeitig hilft das Instrument dabei, Muster in experimentellen Daten zu erkennen, die tatsächliche Prozesse des Krankheitsverlaufs oder der Resistenzentwicklung gegenüber Hormontherapien widerspiegeln. Aus Sicht der 3R-Prinzipien ist dies besonders relevant: Anstatt ein Modell aufgrund etablierter Gewohnheiten auszuwählen, können Forschende nun fundiertere Entscheidungen treffen und besser einschätzen, wie gut ihre Laborergebnisse die Situation von Betroffenen abbilden.
Der Ansatz ist zudem nicht auf Prostatakrebs beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auf andere Krankheitsmodelle, etwa Brust- oder Lungenkrebs, übertragen. Das Team um Theurillat ist zudem an Can-Map beteiligt, einem EU-Infrastruktur-Förderantrag mit Partnern aus sechs europäischen Ländern, der das Atlas-Konzept auf Brust-, Prostata-, Darm- und Lungenkrebs ausweiten will.