3D

Aug 12, 2023

Der 3D-Druck erregt in letzter Zeit in der Medizin große Aufmerksamkeit. Als vor acht Jahren das erste 3D-gedruckte Medikament für die Behandlung von Anfällen zugelassen wurde, war dies ein entscheidender Moment im Gesundheitswesen, in dessen Folge Biotech-Unternehmen bestrebt waren, die personalisierte Behandlung zu intensivieren. Jetzt, wo das chinesische Gesundheitsunternehmen Triastek für Aufsehen sorgt, nachdem es vielversprechende klinische Studienergebnisse für sein Medikament gegen Colitis ulcerosa bekannt gegeben hat, werden die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks erkannt. Zu den Hauptakteuren auf diesem Gebiet gehört das Biotech-Startup Carcinotech, ein Unternehmen, das seine 3D-gedruckten Tumore in den Vordergrund rücken möchte, um die Krebsbehandlung zu verbessern.

Carcinotech mit Sitz im britischen Edinburgh wurde vor fünf Jahren gegründet, nachdem sein Gründer Ishani Malhotra eine Idee hatte, mit der die aktuellen Herausforderungen bei der Entwicklung von Krebsmedikamenten angegangen werden könnten. Da nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) bis 2030 voraussichtlich bei 22 Millionen Menschen Krebs diagnostiziert wird, gibt es umso mehr Gründe, sich bei der Herstellung von Arzneimitteln mit Problemen wie Ungenauigkeiten, hohen Kosten und veralteten Techniken auseinanderzusetzen, damit Patienten nicht an Krebs erkranken Lassen Sie sich potenziell lebensrettende Behandlungen nicht entgehen.

Und um diese Probleme zu bekämpfen, vermarktet Carcinotech seine 3D-gedruckten Tumore nun weltweit an Pharmaunternehmen, Pathologen und Chirurgen, um die Entdeckung von Medikamenten zu beschleunigen, in der Hoffnung, mehr Krebsbehandlungen auf den Markt zu bringen.

Die Carcino3D-Technologie des jungen Startups basiert auf dem Konzept, die Tumormikroumgebung (TME) durch 3D-Bioprinting so zu reproduzieren, wie sie im Patienten ist. Das Wissenschaftlerteam von Carcinotech untersucht jeden Krebs von Interesse und konzentriert sich auf die wichtigsten Zelltypen, die mithilfe der 3D-gedruckten Tumore des Unternehmens untersucht und gezielt angegangen werden sollen, erklärte Malhotra, der auch CEO des Unternehmens ist.

„Die TME-Forschung bestimmt Schlüsselproteine, die wir als Teil der extrazellulären Matrix (ECM) einbauen, um sicherzustellen, dass wir das TME im Patienten vollständig reproduzieren. Die Forschung stellt sicher, dass wir unsere 3D-gedruckten Tumore mit einem maßgeschneiderten Panel aus Schlüsselzellen und ECM herstellen, das auf den jeweiligen Krebs abgestimmt ist“, sagte Malhotra.

Aus einer einzigen Biopsie – die aus Blut und Gewebe eines Patienten besteht – ist das Unternehmen in der Lage, mehr als 400 gedruckte Tumore zu erzeugen.

Um den Mechanismus für jede Krebsart anzupassen, wird der Bioprinting-Prozess optimiert. Anschließend werden strenge Tests durchgeführt, um zu bestätigen, ob diese Zelltypen für Arzneimitteltests verwendet werden können.

Aber wie ist sicher, dass diese 3D-gedruckten Tumore effektiv funktionieren?

Da jede Krebsart anhand der Standardbehandlungen getestet wird, denen sich Patienten unterziehen, sei es Chemotherapie, Immuntherapie oder Operation, ist es für die Validierung des gedruckten Tumors von entscheidender Bedeutung, ob die 3D-gedruckten Tumore genau wie der Tumor eines Patienten auf diese Therapien reagieren Nützlichkeit.

„Dadurch stellen wir sicher, dass wir voll und ganz davon überzeugt sind, dass unsere 3D-gedruckten Tumore unseren Kunden robuste, zuverlässige und konsistente Daten liefern können“, sagte Malhotra.

Darüber hinaus fügte Malhotra hinzu, dass die Technologie in den verschiedenen Entwicklungsstadien dieser Tumormodelle, sei es während der Zellkultur, beim Bioprinting oder bei Arzneimitteltests, Automatisierung integriert, um die Prozesse zu beschleunigen. Das Unternehmen geht noch einen Schritt weiter und kombiniert die Roboterfertigung, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Da alle Daten digital gespeichert werden, werden die Grundsätze der Datenintegrität ALCOA+ eingehalten – das steht für „attributable, readible, contemporaneous, original und precision“ –, die von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) eingeführt wurden, um diese Datenvorschriften festzulegen sind am Platz.

Die Entwicklung herkömmlicher Tumormodelle kann in der Regel etwa drei Monate dauern. Sie sind auch nicht sehr kompatibel mit automatisierten Systemen. Andererseits überwinden 3D-gedruckte Tumore diese Probleme und sind im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen auch hoch reproduzierbar.

„Carcinotech ist einzigartig in seinem Angebot. Während Tausende von Unternehmen in der Branche hart daran arbeiten, ihre Technologie voranzutreiben, um bessere Lösungen für die Krebsforschung, Arzneimittelentwicklung und -herstellung anzubieten, ist Carcinotech das einzige Unternehmen in unserem Bereich, das 3D-gedruckte lebende Tumore verwendet“, sagte Malhotra.

„Die meisten unserer Wettbewerber arbeiten mit 2D-Modellen, die nicht repräsentativ für den realen Tumor eines Patienten sind. Daher ermöglicht unsere Technologie aussagekräftigere Daten beim Arzneimittelscreening/-test, da unsere 3D-gedruckten Tumore viel näher an der Biopsie des Patienten liegen.“

Da die Modelle des Medizintechnikunternehmens von patientenspezifischen Krebszellen abgeleitet sind, möchte es die Präzisionsmedizin vorantreiben, einen Ansatz, bei dem Behandlungspläne auf die individuellen Bedürfnisse eines Patienten abgestimmt werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

„Die Vision von Carcinotech besteht darin, an der Spitze der Krebsmedikamententests zu stehen und jedem an Krebs erkrankten Menschen personalisierte Medizintests anzubieten, um seine Behandlungs- und Überlebenschancen zu verbessern. Unsere Technologie bietet Chirurgen und Onkologen die Möglichkeit, Behandlungsoptionen zu testen und personalisierte Behandlungspläne für jeden einzelnen Patienten zu erstellen“, kommentierte Malhotra. „Dies könnte für die Art und Weise, wie wir Krebs behandeln, revolutionär sein und uns von dem ‚Eine Behandlung passt für alle‘-Ansatz abwenden.“

Das Unternehmen war zwar in der Lage, die Mikroumgebung des Tumors durch kontinuierliche Experimente nachzubilden, musste aber eines wirklich beherrschen: das Immunsystem der Patienten innerhalb der Mikroumgebung des Tumors nachbilden zu können.

Malhotra sagte: „Durch unsere Forschung haben wir dieses große Hindernis überwunden, und unsere auf die Immunonkologie ausgerichteten gedruckten Tumore werden aus den eigenen Immunzellen des Patienten entwickelt, wodurch diese Herausforderung gelöst und die Möglichkeiten der Krebsforschung erweitert werden.“

Da das Unternehmen diese Hindernisse durch beschleunigte Forschung überwindet, besteht eine kommerzielle Herausforderung für das Unternehmen darin, die Technologie des Startups in den Bereichen Pharma und Auftragsforschungsorganisationen (CRO) zu übernehmen. Malhotra erklärte jedoch, dass sein Produkt in diesen Sektoren mittlerweile an Anerkennung gewinnt und auf dem Vormarsch ist.

Nachdem das Unternehmen einen Zuschuss von Scottish Enterprise erhalten und mehrere Geschäftswettbewerbe gewonnen hatte, hatte es zunächst 1,6 Millionen Pfund (2,02 Millionen US-Dollar) gesammelt, um Carcinotech auf den Markt zu bringen. Das Unternehmen beschafft derzeit die Finanzierung der Serie A und verdient Geld mit dem Verkauf von Drogentests.

Da 90 % der Arzneimittel in klinischen Studien durchfallen und darüber hinaus traditionelle Arzneimitteltestmethoden teuer und manchmal unvorhersehbar sind und daher nicht in der Lage sind, neue Therapien auf den Markt zu bringen, muss der Arzneimittel-Screening-Forschung mehr Gewicht beigemessen werden.

Malhotra wies darauf hin, dass die Carcino3D-Technologie diese Probleme möglicherweise lösen könnte. Da laut PETA mehr als 93 % der experimentellen Krebsmedikamente, die an Tieren getestet werden, die klinischen Studien nicht überstehen, könnte diese Technologie die Notwendigkeit von Tierversuchen gänzlich überflüssig machen.

Da das Unternehmen gedruckte Tumoren für Gehirn-, Lungen-, Brust-, Darm- und Eierstockkrebs mit charakterisierten Patientenpopulationen und Mutationsstatus entwickelt hat, kann der Mechanismus auch bei der Erstellung solider Tumormodelle helfen. Carcinotech bietet die Durchführung von Medikamententests in seiner Einrichtung sowie die Kryokonservierung und den Versand der 3D-gedruckten Tumore an seine Kunden an.

Dadurch können Ärzte personalisierte Arzneimitteltests durchführen. Malhotra sagte: „Unsere Technologie ermöglicht es Chirurgen und Onkologen, Behandlungsoptionen und Arzneimittelreaktionen zu testen und Behandlungspläne für jeden Patienten zu erstellen.“

In der Onkologie können 3D-gedruckte Modelle Forschern einen Einblick in den Prozess des Krebswachstums geben, bei der chirurgischen Planung helfen und die schnelle Identifizierung spezifischer Krebsarten ermöglichen.

Und neben der Onkologie wächst das Interesse an der Verwendung bei der Herstellung von Prothesen und sogar Nachbildungen von Knochen und Organen. Da ein weltweiter Mangel an Orthopädietechnikern – insbesondere in ärmeren Ländern – in Verbindung mit überhöhten Tarifen Millionen Menschen, die eine prothetische Operation benötigen, davon abhält, diese durchführen zu lassen, verspricht der 3D-Druck, diese Hürden zu überwinden und Prothesen zugänglicher zu machen.

Darüber hinaus gibt es mit der Entwicklung von 3D-gedruckter Haut für Verbrennungsopfer und Zahnkronen zum Abdecken von Karies zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.

„Der zunehmende Einsatz des 3D-Drucks bringt Innovationen im Gesundheitswesen auf allen Ebenen mit sich und erschließt das Potenzial zur Lösung einiger der größten Herausforderungen der Branche. Und bei Carcinotech wollen wir dasselbe tun. Unsere 3D-gedruckten Mikrotumoren bewältigen einige der größten Herausforderungen im Bereich der Onkologie“, sagte Malhotra. „Der Einsatz des 3D-Drucks ist grundlegend für den Erfolg unserer Technologie in der Praxis.“

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