Mathematik optimiert Krebstherapie

College Park (USA) - Ein mathematisches Modell könnte die Behandlung von Leukämie optimieren. Indem sie das Timing der Therapie gezielt auf die Immunantwort des einzelnen Patienten abstimmen und das Immunsystem zum richtigen Zeitpunkt stärken, wollen amerikanische Forscher deutlich bessere Ergebnisse erzielen. Das Immunsystem eines Krebspatienten könnte damit sogar auf eine Art und Weise stimuliert werden, die eine dauerhafte Heilung der Krankheit ermöglichen könnte, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt "PLoS Computational Biology". Bisher handelt es sich allerdings um ein theoretisch-mathematisches Modell. Weitere Studien sind notwendig, um den Ansatz zu vertiefen und aus ihm Tiermodelle und schließlich auch klinische Studien zu entwickeln.

"Indem wir aktuelle biomedizinische Daten und das Erstellen eines mathematischen Modells kombinierten, haben wir Regeln gefunden, um angepasste Behandlungen spezifisch für jeden Patienten zu entwerfen", erklärt Doron Levy von der University of Maryland in College Park das Konzept. "Geben Sie mir eintausend Patienten und ich kann Ihnen mithilfe dieses mathematischen Modells eintausend unterschiedliche maßgefertigte Therapiepläne geben." Über einen Zeitraum von vier Jahren sammelten Levy und seine Kollegen Daten von Patienten mit chronischer myeloischer Leukämie (CML), eine der häufigsten Formen chronischer Leukämien. Sie bestimmten wiederholt die Stärke der Immunantwort zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Therapie mit dem Wirkstoff Imatinib.

Die Ergebnisse der Datenanalyse legen nahe, dass es nicht allein das Medikament ist, welches zum Nachlassen der Krankheitssymptome führt. Auch die natürliche Reaktion des Immunsystems spielt offenbar eine entscheidende Rolle. Zu Beginn der Therapie steigt die gegen den Krebs gerichtete Immunantwort allmählich an. Nach Erreichen eines Höhepunkts - wenn die Zahl der Krebszellen größtenteils reduziert ist - sinkt sie allerdings wieder ab. Dieses Schlupfloch können die verbliebenen Krebszellen nutzen, um eine Resistenz gegen den Wirkstoff zu entwickeln, was die gesamte Therapie zunichte macht. Die Behandlung kann optimiert werden, indem das Immunsystem zu genau diesem Zeitpunkt gestärkt wird, schlagen die Forscher vor.

So könnte eine Art Krebsimpfstoff aus vor der Behandlung entnommenem und bestrahltem Eigenblut der Patienten dem Immunsystem den entscheidenden Schub geben, den Krebs endgültig zu besiegen. Die Dynamik der Immunreaktionen unterscheidet sich allerdings von Patient zu Patient. "An dieser Stelle kommt die Mathematik ins Spiel", erklärt Levy. "Wir können die Parameter bei jedem Patienten bestimmen, um herauszufinden, wann die Gabe am effektivsten sein wird. Der mathematische Ansatz zeigt, dass es dringend erforderlich ist, das Timing der Krebsimpfung auf das individuelle Profil der Immunantwort jedes einzelnen Patienten abgestimmt wird." Während der ersten Monate der Therapie verabreicht würde die Impfung keinen Effekt zeigen, hätten die mathematischen Simulationen ergeben. Aber eine gut getimte Impfung könne die Krankheit möglicherweise heilen.