Pionierprojekt zur Erforschung von Prostatakrebs

(Bild: ETH Zürich)

06.12.2017 – «Prostate Cancer Digital Biobanking» gehört zu den Pionierprojekten der «Personalized Medicine»-Initiative der ETH Zürich, des Universitätsspitals Zürich und der Universität Zürich. In beispielhafter Zusammenarbeit bauen die drei Institute eine digitale Biobank auf. Unterstützt wird das Projekt von der Lotte und Adolf Hotz-Sprenger Stiftung. Deren Stiftungsräte, Dr. Balz Kleinert und Albert Kesseli, besuchten kürzlich die Forschenden bei der Arbeit.

 

Welcher Zusammenhang besteht zwischen unseren Genen und bestimmten Krankheitsbildern? Liegt es vielleicht an den Genen, wenn bestimmte Patienten nicht auf Therapien ansprechen, die bei anderen wirksam sind? Oder kann eine bestimmte Genveränderung gleich mehrere Krankheiten verursachen? Und was bedeutet das für die Behandlung von Krankheiten?

Um diese Fragen aus dem Forschungsbereich der personalisierten Medizin zu beantworten, haben die ETH Zürich, das Universitätsspitals Zürich und die Universität Zürich 2014 die «Personalized Medicine»-Initiative ins Leben gerufen. Eines der richtungsweisenden Pionierprojekte ist das «Prostate Cancer Digital Biobanking», bei dem Ärzte und Wissenschaftler gemeinsam eine digitale Biobank aufbauen, die klinische Proben in einer nie zuvor erreichten Qualität und Quantität für die Forschung konserviert. Ziel ist es, neue Anhaltspunkte für spezifische Therapien gegen Prostatakrebs zu finden. Unterstützt wird das Projekt von der Lotte und Adolf Hotz-Sprenger Stiftung, die schwerpunktmässig vor allem wissenschaftliche Forschung zu Krebskrankheiten fördert.

Ortstermin in der Pathologie

Um die Arbeit der Forschenden näher kennenzulernen, besuchten die Stiftungsräte, Albert Kesseli und Dr. Balz Kleinert vor kurzem das Institut für Pathologie und Molekularpathologie am Universitätsspital Zürich, von dem Proben für die Biobank stammen. Professor Peter Wild, Leiter der Forschungsgruppe des Instituts, stellte den Gästen gemeinsam die Arbeit in den verschiedenen Laboren vor. Mit dabei auch Professor Ruedi Aebersold vom Institut für Molekulare Systembiologie der ETH, der einen Ausblick auf die Potenziale der personalisierten Medizin gab.

Wichtigste Aufgabe des Instituts für Pathologie und Molekularpathologie ist die histopathologische und molekulare Diagnostik sowie die Aus-, Weiter- und Fortbildung auf dem Gebiet der Pathologie. Über 80 000 Proben, von Gebärmutter- bis Prostata-Biopsie, werden derzeit jährlich im Institut untersucht. In der Regel wird eine Biopsie gemacht, um zu klären, ob es sich um eine gutartige Gewebeveränderung oder um einen bösartigen Tumor handelt. Die Diagnose der Pathologen dient den Ärzten als Basis für die Planung oder Weiterführung einer Therapie.

Diagnose innerhalb von 24 Stunden

«Wenn uns zum Beispiel die Gewebeprobe einer Prostata erreicht, wird sie zunächst in Paraffin eingebettet und in zwei Mikrometer dünne Scheiben geschnitten, damit wir unter dem Mikroskop Strukturen im Gewebe erkennen können», erläuterte Professor Wild. Um so dünne Proben untersuchen zu können, werden die hauchdünnen Scheiben zunächst in Formalin fixiert, bevor die Paraffinschnitte auf eine Glasplatte gelegt werden und das Wachs wieder abgeschmolzen wird. Anschliessend wird die Gewebeprobe gefärbt und mit einem Glasplättchen abgedeckt. Jede Probe wird dabei mit einem Barcode versehen, um eine Verwechslung auszuschliessen. Da allein pro Patient auf diese Weise bis zu 50 Proben erstellt werden, ist eine eindeutige Dokumentation sehr wichtig. «Unser Ziel ist es, innerhalb von 24 Stunden eine Diagnose stellen zu können – und in über 70 Prozent der Fälle gelingt uns das auch», berichtete Professor Wild.

Muss die Diagnose sofort da sein, gibt es in der Pathologie auch ein Schnellschnittlabor. Hierhin kommen Proben direkt aus dem Operationssaal. Um Schnitte erstellen zu können, wird das Gewebe zunächst auf minus 80 Grad herabgekühlt. «So kann man es schon nach einer Minute schneiden und wir können innerhalb von zehn Minuten den Chirurgen im OP ein Feedback geben, ob das Gewebe tumorfrei ist oder nicht», sagte der erfahrene Pathologe.

Gene und Gewebeveränderungen

Die morphologische Analyse der Proben unter dem Mikroskop allein beantwortet jedoch längst nicht alle Fragen. So können Tumoren unter dem Mikroskop gleich aussehen, sich aber in ihrer molekularen Zusammensetzung unterscheiden. Diese Unterschiede auf molekularbiologischer Ebene haben Einfluss auf den Krankheitsverlauf und darauf, ob und wie gut Patienten auf Therapien ansprechen.

Pathologen achten daher heute nicht allein auf krankhafte Veränderungen des Gewebes, sondern überprüfen auch, ob sie genetische Veränderungen entdecken. Der Tumor kann nämlich zum einen zur Veränderung der Gene des Patienten führen, zum anderen können bestimmte Genveränderungen auch die Ursache für die Erkrankung sein. Für diese Abklärungen gibt es in der Pathologie des Universitätsspitals ein Speziallabor für Tumor-Genomanalyse mittels Next-Generation-Sequencing Technologien.

Seit Februar 2017 verfügt das Spital zudem dank der Unterstützung durch die Lotte und Adolf Hotz-Sprenger Stiftung über eine klinische Proteomikplattform. Mit ihr lassen sich die Proteine in Gewebeproben ermitteln. «Die unterschiedlichen Tumorgewebe zeigen spezifische Proteinmuster auf», erläuterte Professor Aebersold. «Lassen sich bestimmte Proteine nachweisen, dann wissen wir, welche Programme im Tumor gerade ablaufen und können so die Aggressivität des Tumors und das Ansprechen auf bestimmte Therapien vorhersagen.» Wie der Molekularbiologie-Experte den Besuchern der Stiftung erklärte, wird die Plattform nicht nur von Pathologen des Spitals genutzt, sondern auch von Forschenden der ETH Zürich.

Für Forschung und Patienten

Generell ist das Projekt «Prostate Cancer Digital Biobanking» nicht allein für die Pathologie des Unispitals gedacht. Bereits seit zwölf Jahren werden für eine Zürcher Studie zu Prostatakrebs (Prostate Cancer Outcomes Cohort, ProCOC) Proben gesammelt. Mittlerweile umfasst die Biobank Proben von mehr als tausend Patienten. «Die Datenbank dient der Grundlagenforschung, und die Ergebnisse kommen den Patienten im klinischen Alltag zugute», fasste es Professor Aebersold zusammen.

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