Hunter Coffman war kaum zwei Jahre alt, als er für eine Gehirnuntersuchung ins Seattle Children's Hospital eingeliefert wurde. Er erbrach sich und hatte Schwierigkeiten beim Balancieren, Sitzen und Gehen.
"In dieser Nacht fanden sie eine Masse im Hinterkopf von Hunter", sagt seine Mutter Laura Coffman. Er wurde zu einer Nothirnoperation gebracht. "Es ist alles sehr, sehr schnell gegangen."
Die Notfalloperation setzte Flüssigkeit frei und linderte so die Symptome von Hunter, aber er benötigte eine weitere, invasivere Operation, um den Tumor zu entfernen. Das war der 28. Dezember 2015 und die zweite Operation war für den 30. Dezember geplant.
Vor ein paar Jahren - und sogar heute noch - bedeutete der Stand der Technik für diese Art von Operation, dass man im Grunde blind fliegen musste. Ein Chirurg wird ein MRT in Auftrag geben, die Ergebnisse untersuchen und dieses Standbild dann während der Operation als Karte für das Gehirn des Patienten verwenden. Aber das Gehirn ist nicht wie ein zwischenstaatliches System. Es ist dreidimensional, weich und biegsam, und wenn Sie anfangen, es mit Skalpellen zu stoßen, ändert sich seine Form. Es ist grau, genau wie die Tumoren, die (immerhin) auch aus Hirngewebe bestehen.
Schlimmer noch, die Folgen eines Fehlers sind schwerwiegend. Nehmen Sie zu wenig Gewebe heraus, und der Patient hat immer noch Krebs. Nehmen Sie zu viel heraus und entfernen Sie die Teile des Gehirns, die das Sehvermögen, die Motorik, die kognitiven Fähigkeiten und so ziemlich alles andere beeinflussen.
Ein Team von Wissenschaftlern des Fred Hutchinson Cancer Research Center, der University of Washington und des Startups Blaze Bioscience verfolgen einen einzigartigen Ansatz, um dieses Problem zu lösen: fluoreszierende Moleküle, die an natürlich vorkommenden Toxinen, einschließlich Skorpiongift, anhaften und an Krebs und Licht haften sie auf. Der sogenannte Tumor Paint arbeitet sich derzeit durch klinische Studien. Inspiriert von seinem Erfolg hat sich Jim Olson, der Arzt, der es erfunden hat, eine Vielzahl anderer Anwendungen für ähnliche Technologien vorgestellt, von der Bekämpfung anderer Krebsarten bis hin zur Behandlung von Alzheimer und Arthritis, und arbeitet schnell daran, diese Anwendungen auch zu verwirklichen.
Es hängt alles von diesen mittelgroßen Molekülen ab, die in der Natur vorkommen und eine einzigartige Nische in der Chemie des Körpers einnehmen können. Da das Team wusste, dass Gift und andere Neurotoxine an Strukturen im Gehirn binden, experimentierte es mit Extrakten aus einem tödlichen Skorpion namens Todespirscher.
Gehirntumor bei Erwachsenen: Seite an Seite mit einer präoperativen MRT und einer intraoperativen Tumor Paint BLZ-100-Bildgebung (Blaze Bioscience) "Ich war nicht sofort wirklich dabei", sagt Laura Coffman, Jägers Mutter. "Die einzigen Worte, die ich hörte, waren Skorpiongift, und das war für mich wirklich schwer zu verstehen." Sie wusste, dass ein Fehler Hunter blind machen oder ihn auf einen Rollstuhl beschränken konnte.
Aber sie kam herum. Innerhalb eines Tages mussten sie und ihr Mann den Behandlungsverlauf für Hunter festlegen. Während Tumor Paint als Medikament eingestuft wird, weil es in die Patientin injiziert wird, beschrieb Amy Lee, die Chirurgin in Jägers Fall, es eher als Werkzeug, etwas, das sie zusätzlich verwenden würde, um die Operation zu unterstützen, und nicht als eine Neuerfindung des Prozesses. Die Coffmans stimmten zu, und Hunter wurde vor seiner Operation eine Dosis über IV verabreicht.
Als Tumorfarbe in die Blutbahn von Hunter gelangte, gelangte sie zu seinem Gehirn und dort zum Tumor. Dann klebte es. Das Einzigartige an Tumor Paint und insbesondere an dem von Gift abgeleiteten Molekül an der Basis ist seine Größe und Form. Es ist ein Peptid, in eine einzigartige Form gefaltet, und es sucht nach Krebs und greift nach. Durch die Einbettung eines fluoreszierenden Partikels (Chlorotoxin) in das Molekül konnten Olson und seine Crew Tumore unter Infrarotlaserlicht zum Leuchten bringen. (Infrarot ist für das Auge nicht sichtbar, so dass Chirurgen immer noch über einen Bildschirm arbeiten müssen, aber das ist üblich, sagt Olson.)
Weichteilsarkom beim Hund. Das Bild links zeigt die Fluoreszenz von Tumor Paint BLZ-100, und das Bild rechts ist eine histologische Färbung (H & E), die die Morphologie des Gewebes zeigt. (Blaze Bioscience) Dies alles geschah durch Olsons Bestreben, Tumore zu entzünden, aber die wichtigere Neuerung könnte das Peptid selbst sein. In Kombination mit dem Farbstoff spricht Olson von einem „Optid“ - einem optimierten Peptid. Farbstoff ist nicht das Einzige, was er an seine Optide binden konnte. Sie könnten Vehikel für die Medikamentenabgabe sein, die Chemopharmaka direkt zu Tumoren bringen, und verschiedene, aber ähnliche Moleküle könnten andere Fahrer zu anderen Körperteilen bringen.
Als Tumor Paint bereit war, auf den Markt zu gehen, gründete Olson Blaze Bioscience, um diese Reise zu leiten. Dann wurde sein Labor verrückt, entwarf oder wählte Zehntausende anderer Moleküle, von denen sie glaubten, dass sie als Optide wirken könnten, und verwendete einen speziell angefertigten Roboter, um sie alle zu sortieren. Jedes Toxin war ein potenzieller Kandidat, selbst die Verbindung in Sonnenblumen, die Insekten fernhält. Sie setzen einige dieser Moleküle in Tiere ein, sehen, wohin sie gehen, und erforschen darauf aufbauend therapeutische Ideen.
"Wirklich ist die Frage, wie wir die Blaupausen der Natur nutzen können, um so vielen Menschen wie möglich in den nächsten 50 Jahren oder so zu helfen?", Sagt Olson. „Es ist eine Art Spaß, reine Wissenschaftsseite der Dinge. Fragen Sie sich, was die Natur und die Evolution hier hervorgebracht haben, und wie können wir darauf aufbauen, wenn Sie das erst einmal gelernt haben, um es für menschliche Patienten therapeutisch zu machen? “
Aber das ist mehr Langzeitarbeit in der Phase der Wirkstoffentdeckung. In der Zwischenzeit arbeitet Blaze Bioscience an der Entwicklung von Tumor Paint und befindet sich in Gesprächen mit der FDA über das Design künftiger Studien. Die Operation von Hunter war Teil einer Sicherheitsstudie, an der bisher 15 pädiatrische Patienten teilgenommen haben. Als nächstes folgt die Wirksamkeitsprüfung.
Hunter ist nur ein Patient, aber seine bisherige Genesung ist ermutigend. Lee schnitt den Tumor aus, abgesehen von einer dünnen Hülle, die seinen Hirnstamm bedeckte. Dann durchlief er monatelange Chemo- und Bestrahlungsbehandlungen und befindet sich jetzt in Physiotherapie und Ergotherapie, lernt, wächst und benimmt sich wie ein normaler Dreijähriger.
"Es fühlt sich wirklich gut an, ihm beim Wachsen zuzusehen und zu versuchen, die Person zu sein, die sich durch Behandlung und Operation möglicherweise verändert hätte", sagt Coffman.
