Maligne Gliome gehören zu den bösartigsten Tumoren des Gehirns. Was ihre Behandlung so schwer macht, ist ihre Wandlungsfähigkeit: Die Tumorzellen und ihr Mikromilieu können ihren Stoffwechsel flexibel anpassen und entziehen sich so immer wieder der Therapie. Genau diese Stärke wollen die zwei Frankfurter Wissenschaftlerinnen PD Dr. Anna-Luisa Luger und PD Dr. Katharina Wenger-Alakmeh, beide tätig an der Universitätsmedizin Frankfurt, nun in eine Schwäche verwandeln – mit einer Ernährungstherapie, deren metabolische Wirkung sie direkt im Tumor sichtbar machen wollen.
Die Idee: eine Nachschublinie kappen
Serin und Glycin sind zwei Aminosäuren, die für das Tumorwachstum eine zentrale Rolle spielen – sie liefern Bausteine für die Zellteilung und schützen die Tumorzellen vor Stress. Die Neuroonkologin PD Dr. Anna-Luisa Luger und ihr Team konnten in präklinischen Arbeiten zeigen, dass die Einschränkung des Serin- und Glycinstoffwechsels Gliomzellen insbesondere unter metabolischem Stress empfindlich trifft. Hier setzt die B-FREE-Studie an: Zehn Tage vor einer geplanten Operation stellen die Teilnehmenden ihre Ernährung auf eine standardisierte, serin- und glycinfreie Trinknahrung um. Die Idee ist ebenso einfach wie gezielt – dem Tumor eine wichtige Nachschublinie zu kappen und zu beobachten, wie er darauf reagiert. In anderen Krebsarten hat ein solcher Nährstoffentzug bereits vielversprechende Signale gezeigt; beim Gliom wird er hier erstmals im Menschen untersucht. Die Intervention wird durch die Firma metaX Institut für Diätetik GmbH ermöglicht, die für die Studie eine eigens entwickelte Trinknahrung bereitstellt.
Das Problem: Wie blickt man in einen lebenden Tumor?
Doch woher weiß man überhaupt, ob eine Diät im Inneren eines Hirntumors etwas bewegt? Bluttests zeigen nur, was im Körper geschieht – der Tumor selbst liegt geschützt hinter der Blut-Hirn-Schranke. Bislang ließen sich solche Stoffwechselveränderungen meist erst am entnommenen Gewebe nach der Operation nachweisen. Für eine Therapieüberwachung in Echtzeit braucht es einen Weg, dem Gehirn ohne Eingriff in die Karten zu schauen.
Die Stärke von B-FREE liegt im Zusammenspiel: den Stoffwechsel sichtbar machen
Genau das ist die Spezialität der Neuroradiologin PD Dr. Katharina Wenger-Alakmeh und ihres Teams. Mit der Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS), einer erweiterten Form der Kernspintomografie, lässt sich der chemische Fingerabdruck des Gewebes auslesen: einzelne Stoffwechselprodukte werden direkt im lebenden Hirngewebe messbar, darunter auch Serin. Die Messungen erfolgen am Cooperative Brain Imaging Center (CoBIC), das über einen von bundesweit nur wenigen 7-Tesla-Hochfeld-Scannern verfügt. Erst diese Feldstärke liefert die nötige Auflösung, um selbst schwach konzentrierte Stoffwechselprodukte zuverlässig zu erfassen. Das dafür verwendete Messprotokoll wurde vom Team um PD Dr. Katharina Wenger-Alakmeh, insbesondere von Dr. Andrei Manzhurtsev und Dr. Seyma Alcicek, eigens für die Studie entwickelt und optimiert. Eine spezielle Volumenspule, die deutschlandweit nur an wenigen Standorten eingesetzt wird, erweitert die Messung um energiereiche Phosphate und macht so den Energiehaushalt des Tumors sichtbar – zusammen ergibt sich ein umfassendes Bild der metabolischen Veränderungen in Tumor und Mikromilieu.
Der entscheidende Brückenschlag: Bild trifft Gewebe
Die nicht-invasiven Bilddaten werden gegen ex-vivo-Biomarker abgeglichen: Aus Blut, Nervenwasser (Liquor), Stuhlproben und dem operativ entnommenen Tumorgewebe werden die Stoffwechselprodukte mittels Massenspektrometrie präzise bestimmt und mit Proben unbehandelter Patientinnen und Patienten aus der UCT Biobank verglichen; hinzu kommen molekularpathologische und immunologische Analysen. So lässt sich prüfen, ob ein im MRT gemessenes Signal tatsächlich der realen Stoffwechsel-Veränderung im Gewebe entspricht. Aus dieser Kombination soll eine integrierte metabolische Antwortsignatur entstehen – mit dem Ziel, eine nicht invasive Biomarkersignatur dafür zu entwickeln, welche Tumoren auf den Aminosäuren-Entzug reagieren. Diese Verzahnung von Bildgebung und Laboranalytik ist der translationale Kern der Studie, der die laborbasierte und die patientennahe Arbeit verbindet: Sie soll die Grundlage dafür schaffen, die MRS künftig als standardisierte, nicht-invasive Monitoringmethode für zukünftige Ernährungs- und Kombinationstherapien zu etablieren.
Eine interdisziplinäre Partnerschaft – und wie es weitergeht
Möglich wird das durch eine für den Standort einzigartige Zusammenarbeit: Neuroonkologie und Neuroradiologie, Labor und Bildgebung greifen auf einem Campus unmittelbar ineinander. Während PD Dr. Wenger-Alakmeh am CoBIC die metabolische Bildgebung verantwortet, begleitet PD Dr. Luger die Patientinnen und Patienten klinisch und führt die Erkenntnisse ins Labor zurück. Dr. Clara Feldmann und Leander Harwart aus ihrem neuroonkologischen Team untersuchen mit den gewonnenen Proben und in experimentellen Modellen weiter, wie der Aminosäure-Entzug den Tumorstoffwechsel und das Tumorwachstum im Detail beeinflusst. Die metabolomischen Analysen werden am Fraunhofer Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie (ITMP) von Dr. Lisa Hahnefeld und ihrem Team in enger Kooperation mit Prof. Dr. Irmgard Tegeder am Institut für Klinische Pharmakologie der Goethe Universität Frankfurt durchgeführt und integrativ ausgewertet. Dadurch entsteht eine zentrale Verbindung zwischen den klinischen Veränderungen der Patientinnen und Patienten, der Bildgebung und den biologischen bzw. molekularen Befunden.
Die Pilotstudie läuft bis Ende 2027, erste Teilnehmende haben Diät, Bildgebung und Probengewinnung vollständig durchlaufen. Künftig soll aus der lokalen Pilotstudie ein internationales Forschungsvorhaben werden.
Zur Studie
B-FREE ist eine prospektive, translationale Window-of-Opportunity-Studie an der Universitätsmedizin Frankfurt. Studienleitung: PD Dr. med. Anna-Luisa Luger (Oberärztin Dr. Senckenbergisches Institut für Neuroonkologie; Direktion: Prof. Dr. Joachim Steinbach) und seitens der Bildgebung, PD Dr. med. Katharina J. Wenger-Alakmeh (Oberärztin Institut für Neuroradiologie / CoBIC, Leitung Translationale Neurobildgebung; Direktion: Prof. Dr. Elke Hattingen). Ein wichtiger Partner in der Rekrutierung und Probenasservation ist zudem Klinik für Neurochirurgie (Direktion: Prof. Dr. med. Markus Czabanka). Die Studie wird gefördert von der Dr. Rolf M. Schwiete-Stiftung und den Freunden & Förderern der Goethe Universität. Beide Wissenschaftlerinnen sowie Teammitglieder wurden vom Mildred-Scheel-Nachwuchszentrum (MSNZ) Frankfurt-Marburg unterstützt.
