Nanopartikel-basierende molekulare Fluoreszenz-Endoskopie für Colonkarzinom-Detektion (NanoEFEct)

Es ist das Ziel dieses Projekts, ein multidimenionelles Datenevaluierungssystem zu entwickeln und umzusetzen, das es erlaubt, in einem schrittweisen Vorgehen verschiedene Nanopartikel für die weitere Entwicklung als in-vivo Diagnostikum zur Erkennung von Krebsvorstufen und frühe Krebsvorstufen im Dickdarm mittels endokopischer Methoden zu entwickeln. Jedes Nanopartikel (NP) enthält (1) das Nanopartikel selbst auf Albumin, Gold oder biologisch abbaubare Polymere, (2) der EpCAM-Antikörper und (3) ein zugelassener Fluorochrom wie Indocyaningrün (ICG). Regulatorische Richtlinien und Vorgaben werden bereits angewandt, um die richtigen Ausgangsmaterialien wie die Verwendung von bestimmten Versionen der Tagging-und Targeting-Gruppen auszuwählen. Das Projekt wird alle Daten sammeln, bewerten und gegeneinander vergleichen, wie Daten über physikalisch-chemischen Eigenschaften, Targeting-Eigenschaften von EpCAM-NPs, gezielte in vitro-, Fluoreszenz-optischen Eigenschaften von Fluorophor-markierten Nanopartikeln in vitro, NP Stabilität in Körperflüssigkeiten bei Körpertemperatur in vitro, NP Stabilitätsdaten in vitro, und zytotoxische Eigenschaften von Nanopartikeln. Basierend auf diesen Daten wird gemeinsam mit den internationalen Partnern entschieden, welche Nanopartikel in den nächsten experimentellen Schritt weitergeführt werden oder noch verbessert werden müssen. Eine ähnliche Strategie gilt für in vivo-Versuche an Biopsaten und Tiermodellen zur Anwendbarkeit der Koloskopie in einem Maus-Modell. Während der Laufzeit des Projekts wird das Projekt kontinuierlich aus regulatorischer Sicht bewertet werden, und neue regulatorische Leitlinien werden auf ihre Anwendbarkeit überprüft; Kommunikation mit und Rat von europäischen und nationalen Gesundheitsbehörden wird gefördert und gesucht, wobei Kontakte mit den Gesundheitsbehörden weitgehend informellen Charakter haben werden. Das Projekt wird auch um wissenschaftliche Beratung bei der nationalen Gesundheitsbehörde in Österreich (AGES) ansuchen und den erhaltenen Rat umsetzen, um das Ziel zu erreichen, molekulare Imaging-Systeme mit Nanopartikel-vermittelter Fluoro-Chromo-Endoskopie, die für routinemäßige klinische Anwendungen angepasst und entsprechen Sicherheits-und Wirksamkeitskriterien entsprechen, zu entwickeln. Es soll der oder die besten NP- Kandidaten gefunden werden für die Weiterentwicklung des in-vivo Diagnostikums und den raschen Beginn einer klinischen Studie.

Unser Projekt NanoEFEct hat mit Hilfe von Nanopartikeln eine neue Methode zur Früherkennung von Darmkrebs entwickelt. Darmkrebs gehört zu den häufigsten Krebserkrankungen, weltweit gibt es jährlich rund 1,4 Millionen Neuerkrankungen, und verursacht hohe Todesraten, zum großen Teil aufgrund der Schwierigkeit, Frühstadien zu erkennen: selbst in einer völlig gesäuberten Darmwand ist es nicht immer möglich, Krebszellen im Frühstadium eindeutig zu erkennen. Hier setzt die Forschungsarbeit unseres Projekts an: unser Konzept ist, mit Hilfe der Nanopartikel Krebszellen zum Leuchten zu bringen, wodurch sie viel leichter zu diagnostizieren sind. Die Nanopartikel werden während der Endoskopie an unklare Stellen der Darmwand aufgetragen, binden an Krebszellen und beginnen mit Hilfe eines speziellen Lichtes zu leuchten, und signalisieren so das Vorhandensein von Tumorzellen. NanoEFEct, ein Konsortialprojekt im EU-Transcan Programm, ist auf internationale, translationelle Krebsforschung ausgerichtet und bestand aus 5 Konsortialpartnern, wobei die verantwortliche Koordination des Projekts der Innsbrucker Partner durchführte. Drei der Partner (Innsbruck in Österreich, Trondheim in Norwegen und Porto in Portugal) beschäftigten sich mit der Entwicklung von Nanopartikeln, die den Zweck erfüllten, Dickdarmkrebs zum Leuchten zu bringen, sowohl in Geweben des Menschen wie auch in experimentellen Tumoren in Mäusen und testeten auch die Nanopartikel der jeweiligen anderen Partner. Unser vierter Partner an der Klinik für Gastroenterologie (Medizinische Universität Erlangen, Deutschland) prüfte die jeweiligen Nanopartikel in Zell- und Maus-Studien. Unser fünfter Partner war CESAR (Wien, Österreich), ein Management-Team mit langjähriger Erfahrung im Koordinieren von klinischer Forschung, welches als verantwortliche Schnittstelle zwischen den Partnern des Projektes und den Gesundheitsbehörden fungierte. Unsere Arbeit bewies definitiv, dass unser Forschungsziel, die Diagnose von frühen Dickdarm Tumoren zu verbessern, indem man diese in der Dickdarmwand zum Leuchten bringt, realisierbar ist. Unser erfolgreiches Konzept funktioniert im Labor und muß nun für die Anwendung im klinischen Bereich weiter verfeinert werden. Im Laufe unserer weiteren Arbeiten werden wir die Vor- und Nachteile von allen Nanopartikel-Versionen des Projekts studieren, um die wirksamste und die sicherste Version zu identifizieren. Das in diesem Projekt erlangte Wissen zur Entwicklung von diagnostischen Produkten für die klinische Anwendung bei Dickdarmkrebs kann ebenso und vergleichsweise einfach für die Diagnostik anderer Krebsarten verwendet werden, so z.B. bei Lungenkrebs, Krebsarten der Luftwege und im Urogenitaltrakt. Der soziale und wirtschaftliche Impakt unserer Arbeit ist deshalb sehr groß. In Zukunft werden wir unsere Arbeit auf die Entwicklung von sicheren und wirksamen Nanopartikeln für die Diagnose von verschiedenen, bedeutenden Krankheiten fokussieren.