Prostatakrebs gehört zu den häufigsten Krebserkrankungen bei Männern. Im Jahr 2022 wurde in Deutschland bei 74.895 Männern die Diagnose gestellt (1). Frühzeitig erkannt, ist Prostatakrebs meist gut behandelbar, während fortgeschrittene Erkrankungen schwerwiegende Folgen haben können. In der medizinischen Forschung wird daher an der Entwicklung besserer Diagnosemethoden und effektiverer Therapien gearbeitet. Dabei werden nach wie vor Tierversuche durchgeführt. Warum diese Versuche nicht zielführend sind, und wie modere und auf den Menschen fokussierte Methoden zu einer besseren Medizin beitragen können, erläutert dieser Beitrag.

Die Prostata, eine drüsenartige Struktur unterhalb der Blase, ist wesentlich an der Produktion der Samenflüssigkeit beteiligt. Wenn Zellen der Prostata beginnen, sich unkontrolliert zu vermehren, kann dies zur Bildung eines Tumors führen. Prostatakrebs gehört zu den häufigsten Krebserkrankungen bei Männern, vor allem im höheren Alter. Die Erkrankung entwickelt sich meist langsam und bleibt in frühen Stadien oft unbemerkt. Zu den möglichen Symptomen zählen häufiges oder erschwertes Wasserlassen, ein schwacher Harnstrahl, Blut im Urin oder Sperma sowie Schmerzen im Beckenbereich. In vielen Fällen treten jedoch lange Zeit keine Beschwerden auf, sodass Prostatakrebs oft erst bei Vorsorgeuntersuchungen entdeckt wird.

Der Verlauf von Prostatakrebs hängt stark vom Stadium der Erkrankung ab. In frühen Stadien ist die Prognose meist sehr gut, und die Heilungschancen sind hoch. Fortgeschrittene Tumoren können jedoch streuen (Metastasen bilden) und schwerer behandelbar sein. Deshalb ist eine frühzeitige Diagnose entscheidend, um den Verlauf positiv zu beeinflussen. Regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen werden daher ab dem 45. Lebensjahr empfohlen (1).

Behandlungsmöglichkeiten

Nicht jeder Prostatakrebs muss sofort behandelt werden. Prostatakrebs wächst häufig langsam, so dass eine sogenannte „aktive Überwachung“ (englisch: Active Surveillance), bei der der Verlauf der Erkrankung regelmäßig kontrolliert wird, ausreichend sein kann.

Bei schneller wachsenden oder weiter fortgeschrittenen Tumoren hängt die Behandlung von mehreren Faktoren ab, darunter das Tumorstadium, das Alter des Patienten und sein allgemeiner Gesundheitszustand. Zu den gängigen Therapieansätzen gehören:

• Operation: Bei lokal begrenztem Prostatakrebs kann die vollständige Entfernung der Prostata (Prostatektomie) eine heilende Maßnahme sein.
• Strahlentherapie: Diese wird eingesetzt, wenn der Tumor nicht operabel ist oder nach einer Operation, um verbleibende Krebszellen zu zerstören.
• Hormontherapie: Da das Wachstum von Prostatakrebs oft durch männliche Geschlechtshormone (Androgene) begünstigt wird, kann die Reduzierung dieser Hormone das Tumorwachstum verlangsamen. Die Hormontherapie ist besonders wirksam bei fortgeschrittenem Krebs, wenn der Tumor noch nicht in andere Organe metastasiert ist.
• Chemotherapie: Wird vor allem bei fortgeschrittenem oder metastasiertem Prostatakrebs angewendet, wenn andere Behandlungsmethoden versagen. Die Wirksamkeit der Chemotherapie variiert stark und ist in fortgeschrittenen Stadien oft begrenzt, wobei die Lebensqualität der Patienten in vielen Fällen unter der Therapie leidet.

Trotz vielfältigen Behandlungsoptionen werden effektivere und weniger belastende Therapien benötigt. Bei ihrer Entwicklung werden noch immer Tierversuche durchgeführt.

Tierversuche

Tierversuche gelten in der Krebsforschung – auch in der Prostatakrebsforschung – nach wie vor als vermeintlicher Goldstandard. Dabei wird Prostatakrebs überwiegend bei Nagetieren wie Mäusen und Ratten künstlich erzeugt. Die Bevorzugung von Nagetieren durch Krebsforscher liegt vor allem daran, dass sie klein und kostengünstig in der Haltung sind. Ein weiterer Vorteil von Mäusen ist, dass die Methoden zur genetischen Manipulation bei ihnen bereits weit entwickelt sind, da sie besonders häufig in Tierversuchen eingesetzt werden.

Um Prostatakrebs bei Tieren künstlich zu erzeugen, werden verschiedene Methoden verwendet. Viele dieser Methoden werden auch für andere Krebsarten angewandt und sind in unserem Artikel ´Krebs: Tierversuche und tierversuchsfreie Forschung´ genauer beschrieben (2).

Chemische Induktion

Eine Methode, um Prostatakrebs bei Tieren auszulösen, ist der Einsatz von Chemikalien, die Tumore hervorrufen. Dabei kommen bestimmte Stoffe zum Einsatz, die die DNA verändern und so das Wachstum von Krebszellen fördern. Bereits 1937 wurde ein Experiment veröffentlicht, in dem die Injektion der krebserregenden Chemikalie Benzpyren in die Prostata von Ratten zur Induktion von Krebs genutzt wurde (3).

Auch Hormone können Prostatakrebs verursachen. Zum Teil wird eine Kombination aus Hormonbehandlung und Chemikalien eingesetzt, um das Krebswachstum gezielt zu fördern. Ein häufig verwendeter Stoff ist N-Methyl-N-Nitrosoharnstoff (MNU), der Krebs in verschiedenen Organen, darunter der Prostata, auslösen kann. In einem Experiment wurde Ratten zunächst 21 Tage lang täglich ein Medikament unter die Haut gespritzt, das männliche Hormone blockiert. Danach bekamen sie Testosteron, bevor schließlich MNU in ihre Bauchhöhle gespritzt wurde. Zwei Wochen später setzten die Forscher Testosteron-Implantate ein, um das Wachstum des Tumors weiter zu fördern (4).

Die chemische Induktion von Tumoren ist ein langwieriger Prozess und nicht bei allen Tieren bildet sich der gewünschte Tumor an der erwarteten Position aus.

Genetische Modifikation

Eine der gängigen Methoden, um Prostatakrebs bei Tieren zu simulieren, ist die genetische Veränderung. Dabei wird den Tieren – meist Mäusen – entweder ein Gen hinzugefügt, das das Wachstum von Prostatakrebszellen fördert, oder Gene entfernt, die normalerweise das Tumorwachstum unterdrücken. Diese gentechnischen Eingriffe werden so ausgeführt, dass die Veränderungen gezielt in der Prostata auftreten, um den Tumor dort zu verursachen und nicht in anderen Organen.

Ein bekanntes Modell ist das TRAMP-Modell (Transgenic Adenocarcinoma of the Mouse Prostate). Hier führt ein gentechnisch eingeführtes spezielles Protein (SV40-T-Antigen) in der Prostata der Maus zur spontanen Krebsentwicklung (5). Bereits nach zwölf Wochen zeigen die Tiere frühe Krebsvorstufen, und nach etwa 30 Wochen entstehen aggressive Tumoren, die sich im Körper ausbreiten.

Ähnlich funktioniert das Hi-Myc-Mausmodell, bei dem das MYC-Gen, ein bekannter Treiber des Tumorwachstums, verstärkt wird. Diese Mäuse entwickeln innerhalb weniger Wochen frühe Tumorstadien, und nach drei bis sechs Monaten entstehen bösartige Prostatatumore (6). Ein weiteres häufig genutztes Modell ist das Pten-Knockout-Modell. Hier wird das Pten-Gen, das normalerweise unkontrolliertes Zellwachstum hemmt, gentechnisch deaktiviert. Ohne dieses Schutzgen bilden die Mäuse bereits nach wenigen Monaten Prostatakrebs (7).

Transplantation von Krebszellen

Bei der sogenannten Xenotransplantation werden menschliche Prostatakrebszellen in Mäuse transplantiert, um zu untersuchen, wie die Tumoren im tierischen Körper wachsen und auf Behandlungen reagieren. Dafür kommen Mäuse mit einem geschwächten Immunsystem zum Einsatz, da ihr Abwehrsystem die fremden menschlichen Zellen nicht abstößt.

Eine gängige Methode ist die subkutane Implantation, bei der menschliche Prostatakrebszellen unter die Haut der Maus gespritzt werden. Innerhalb weniger Wochen wächst daraus ein Tumor, der leicht von außen tast- und messbar ist (8). Zum Teil werden zusätzlich zu den Krebszellen aus der Prostata stammende Stromazellen injiziert (9). Allerdings unterscheidet sich die Umgebung, in der der Tumor wächst, stark von der natürlichen Umgebung in der Prostata. Zudem werden für die Transplantation häufig Prostatakrebs-Zelllinien eingesetzt. Diese Zelllinien wurden ursprünglich aus einem menschlichen Tumor gewonnen und werden bereits seit vielen Generationen im Labor oder teilweise auch in Tieren vermehrt. Dadurch verändern sich die Zellen und entsprechen nicht mehr den ursprünglichen Tumorzellen.

Mäusen werden Prostatakrebszellen unter die Haut gespritzt. Innerhalb weniger Wochen wächst daraus ein Tumor. ©adobestock/Hyungkeun

Eine weitere Technik ist die subrenale Transplantation, bei der Prostatakrebszellen mit bestimmten Zellen aus dem Fortpflanzungstrakt von Ratten gemischt und unter die Schutzhülle der Niere einer Maus transplantiert werden. Dadurch entstehen Gewebestrukturen, die der menschlichen Prostata ähneln sollen. Auch menschliches Prostatagewebe wurde bereits auf diese Weise transplantiert (8).

Beim sogenannten orthotopen Xenograft-Modell werden die Krebszellen direkt in die Prostata der Maus injiziert, so dass dort ein Tumor heranwächst. Allerdings ist es in diesem Fall schwieriger, das Wachstum zu verfolgen, weshalb oft bildgebende Verfahren wie MRT eingesetzt werden und Tiere getötet werden, um das Wachstum des Tumors in ihrer Prostata zu untersuchen.

Neben herkömmlichen Tumorzelllinien werden zunehmend auch aus Patienten gewonnene Tumorzellen verwendet, um menschliche Tumore in Tieren heranzuzüchten. Auch aus dem Blut von Patienten isolierte Krebszellen lassen sich im Labor vermehren und anschließend in Mäuse transplantieren. Diese aus Zellen von Patienten abgeleiteten Tumore wachsen jedoch im Mausgewebe, wodurch sich ihre Eigenschaften im Vergleich zu echten Patiententumoren verändern (8,10).

Ein weiteres Problem der „Modelle“, die auf der Injektion von menschlichen Tumorzellen beruhen, ist, dass die Mäuse ein defektes Immunsystem haben, damit das Immunsystem der Tiere die menschlichen Krebszellen nicht als fremd erkennt und zerstört. Dadurch bleibt unberücksichtigt, wie das Immunsystem das Tumorwachstum beeinflusst oder auf Therapien reagiert. Um dieses Problem wenigstens teilweise zu beheben, werden zum Teil auch aus der Maus stammende Krebszellen eingesetzt. Auch werden humanisierte Mäuse entwickelt, die menschliche Immunzellen enthalten. Dazu werden ihnen beispielsweise menschliche Stammzellen transplantiert, die sich dann zu verschiedenen Immunzellen entwickeln können (2).

Metastasierungsexperimente

Um das Fortschreiten von Prostatakrebs zu simulieren, werden Tieren Krebszellen in die Blutbahn injiziert, wo sie sich über den Blutkreislauf in andere Organe ausbreiten. Diese Versuche dienen dazu, das Metastasierungspotenzial der Tumorzellen und die Wirksamkeit von Krebstherapien zu untersuchen. Je nach Art der injizierten Zellen und der Injektionsmethode entstehen Metastasen in unterschiedlichen Organen. So führt die Injektion von Prostatakrebszellen in das Herz von Mäusen beispielsweise zur Bildung von Knochenmetastasen (11).

Weitere „Tiermodelle“

Auch Hühnerembryonen werden in der Krebsforschung eingesetzt (12). Dazu wird in die Schale befruchteter Hühnereier eine Öffnung geschnitten, und Krebszellen oder Tumorgewebe werden auf die Membran des Hühnerembryos aufgebracht. Die Eier werden anschließend weiter bebrütet, sodass der Tumor wächst und sich die Krebszellen im Embryo ausbreiten. Besonders problematisch ist, dass Versuche an Hühnerembryonen in Deutschland keiner Genehmigung bedürfen. In der EU-Richtlinie 2010/63/EU zum Schutz von Versuchstieren sind nur Säugetierembryonen erfasst, nicht jedoch Vogelembryonen (13). Dadurch gelten Experimente an Hühnerembryonen offiziell sogar als tierschonende Ersatzmethode für Tierversuche (14).

Neben Hühnerembryonen wurden auch Hunde in der Prostatakrebsforschung eingesetzt. Beispielsweise wurde das Immunsystem von Hunden medikamentös unterdrückt, bevor ihnen aus Hunden stammende Prostatakrebszellen in die Prostata injiziert wurden. Das Tumorwachstum wurde untersucht, und die Hunde wurden getötet, sobald die Tumoren eine bestimmte Größe erreicht hatten oder sich ihr Gesundheitszustand verschlechterte (15).

Trotz der weit verbreiteten Nutzung vielfältiger „Tiermodelle“ gibt es zahlreiche Kritikpunkte, die ihre Übertragbarkeit auf den Menschen infrage stellen.

Das Scheitern der tierversuchsbasierten Prostatakrebsforschung

Trotz – oder gerade wegen – zahlreicher sogenannter Tiermodelle ist die Entwicklung neuer Behandlungsoptionen für Prostatakrebs äußerst schwierig. Obwohl seit Jahrzehnten an „Tiermodellen“ geforscht wird, gehört die Entwicklung neuer Krebsmedikamente nach wie vor zu den Bereichen mit den geringsten Erfolgsaussichten. In der Onkologie liegt die Versagensrate der tierversuchsbasierten Medikamentenentwicklung bei über 95 % (16). Besonders aussagekräftig ist dabei die Tatsache, dass die höchste Abbruchquote klinischer Studien nach den Phase-II-Tests auftritt – also genau zu dem Zeitpunkt, an dem die Wirksamkeit eines potenziellen Medikaments erstmals am Menschen überprüft wird (17). Dies belegt, dass sich eine in Tierversuchen gefundene Wirksamkeit nicht auf den Menschen übertragen lässt.

So werden „Tiermodelle“ wie das Xenotransplantat-Mausmodell von vielen Wissenschaftlern als ein Haupthindernis bei der Entwicklung neuer Therapien gesehen. Die wichtigsten Kritikpunkte im Kontext der Prostatakrebsforschung werden im Folgenden zusammengefasst.

Biologische Unterschiede zwischen den Spezies

Ein grundlegendes Problem bei Tierversuchen ist, dass Tiere oft anders auf Medikamente und Behandlungen reagieren als Menschen. So können Tiere beispielsweise bestimmte Tumormedikamente anders verstoffwechseln oder weniger empfindlich darauf reagieren. Diese Unterschiede in der Wirkstoffaufnahme und -verarbeitung führen dazu, dass viele Medikamente, die in Tierversuchen vielversprechend erscheinen, später in klinischen Studien am Menschen nicht die gewünschte Wirkung zeigen.

Zudem ist die Prostata bei Nagetieren ganz anders aufgebaut als bei Menschen. Während die menschliche Prostata eine einzelne Drüse mit verschiedenen Zonen ist – darunter die periphere Zone, in der Prostatakrebs am häufigsten entsteht, sowie die Übergangszone, die oft von einer gutartigen Prostatavergrößerung betroffen ist – sieht die Prostata von Mäusen und Ratten ganz anders aus. Sie besteht aus vier getrennten Lappen: der vorderen Drüse sowie der oberen, seitlichen und unteren Prostata, die sich um den Blasenhals gruppieren (18).

Unterschiede im Tumor

Werden Zelllinien zur Tumorinjektion verwendet, unterscheiden sie sich erheblich von den Krebszellen, die im menschlichen Körper wachsen. Zum einen verändern sich diese Zellen durch die langfristige Kultivierung im Labor, zum anderen stammen sie ursprünglich von einer einzigen Krebszelle ab. Dadurch können sie die genetische Vielfalt und Heterogenität eines echten Tumors nicht widerspiegeln (8). Daraus folgt, dass sich die Ergebnisse von Wirkstofftestungen kaum auf den Menschen übertragen lassen oder aber die Wirkstoffe nur einen Teil der Tumorzellen abtöten und die restlichen Tumorzellen zum erneuten Wachsen des Tumors führen. Noch schlechter sieht die Übertragbarkeit aus, wenn statt menschlichen Krebszellen solche aus Mäusen verwendet werden (19).

Selbst wenn Tumorzellen direkt von Patienten entnommen und zur Induktion von Prostatakrebs in Mäusen genutzt werden, entwickeln sie sich dort anders als im menschlichen Körper. Es gibt Hinweise darauf, dass bestimmte genetische Veränderungen, die in menschlichen Tumoren auftreten, in Mäusen verloren gehen. Dies deutet darauf hin, dass die Mechanismen, die das Wachstum und die Entwicklung von Tumoren steuern, sich zwischen Maus und Mensch unterscheiden (10).

Unterschiede in der Tumorumgebung

Zu den wichtigsten Zelltypen in der Tumorumgebung gehören Immunzellen, Blutzellen (Endothelzellen), stützende Zellen der Blutgefäße (Perizyten) sowie Bindegewebszellen. Diese Zellen sind entscheidend für das Wachstum und die Ausbreitung von Tumoren, da sie den Krebs fördern oder beeinflussen können. Deshalb werden sie immer mehr auch als mögliche Angriffspunkte für neue Krebstherapien betrachtet. Die Umgebung, in der Tumore in Mäusen wachsen, unterscheidet sich jedoch von der eines Tumors im menschlichen Körper. Dies gilt für die sogenannten Modelle, bei denen Prostatakrebs unter der Haut oder in der Niere gezüchtet wird, aber auch für die Tumore, die in der Prostata von Ratten herangezüchtet werden. Die umgebenden Zellen sind Nagetierzellen und kommunizieren zum Teil anders miteinander als menschliche Zellen. Dadurch kann die Wechselwirkung der Krebszellen mit ihrer Umgebung in Tierversuchen nicht nachgebildet werden (8).

Wenn zudem Mäuse mit einem geschwächten Immunsystem eingesetzt werden, lässt sich der Einfluss des Immunsystems auf den Tumor nicht beobachten. Doch das Immunsystem spielt eine entscheidende Rolle bei der Tumorentwicklung und seiner Therapie.

Aufgrund der mangelnden Eignung von Tierversuchen werden zunehmend tierversuchsfeie Methoden entwickelt. Durch Verwendung menschlicher Zellen und Daten lassen sich Speziesunterschiede vermeiden, die zu einer mangelnden Übertragbarkeit führen.

Tierversuchsfreie Forschungsmethoden

Die tierversuchsfreie Forschung hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Neue Technologien und innovative Ansätze ermöglichen es, nicht nur Tierversuche zu vermeiden, sondern vor allem auch die menschliche Erkrankung besser zu verstehen und auf den Menschen übertragbare Ergebnisse zu erhalten.

Im Folgenden werden einige der vielversprechendsten tierversuchsfreien Methoden im Kontext der Prostatakrebsforschung exemplarisch beschrieben.

In-vitro-Tests an Zellkulturen

Bei In-vitro-Tests werden menschliche Zellen direkt im Labor untersucht. Dazu werden in der Regel menschliche Prostatakrebszelllinien oder Zellen, die aus den Tumoren von Patienten gewonnen wurden, auf Plastikoberflächen kultiviert. Dabei bildet sich meist eine einzelne Zellschicht. Solche einfachen Zellkulturen sind schnell und einfach durchzuführen, weshalb sie häufig verwendet werden, um die Wirkung von möglichen Medikamenten zu testen.

Allerdings wird bei diesen Tests das dreidimensionale Wachstum der Tumoren nicht nachgebildet, und auch die komplexen Interaktionen zwischen Tumorzellen und benachbarten Zellen oder Strukturen werden nicht berücksichtigt.

Organoide und 3D-Zellkulturen

Organoide sind Miniatur-Organe, die aus menschlichen Zellen gezüchtet werden und die Eigenschaften echter Organe nachahmen können. Tumor-Organoide werden zunehmend in der Krebsforschung eingesetzt, da sie eine genauere Untersuchung der Tumorentwicklung ermöglichen und eine realistischere Plattform für die Entwicklung von Medikamenten bieten.

In den Organoiden entwickeln sich die Zellen in einer dreidimensionalen Umgebung. So können wichtige Eigenschaften echter Tumore nachgebildet werden, wie zum Beispiel Sauerstoffmangel im Inneren der Tumore. Organoide lassen sich aus einem einzelnen Zelltyp oder aus mehreren Zelltypen erstellen, wodurch die Interaktion verschiedener Zellen miteinander in einem 3D-Modell berücksichtigt werden kann.

Noch komplexer und realistischer sind Organoide, die aus Tumorzellen von Patienten gezüchtet werden und eine größere Vielfalt an Zelltypen enthalten. Diese Methode wird immer häufiger in der personalisierten Medizin eingesetzt, da Organoide individuelle Reaktionen auf Medikamente widerspiegeln können (20).

Durch den Einsatz von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs), die aus normalen Körperzellen gewonnen und in nahezu jede Zellart umgewandelt werden können, lassen sich auch Prostata-Organoide herstellen. Diese Organoide bilden drüsenartige Strukturen, die der natürlichen Prostata ähnlich sind. Sie enthalten wichtige Zelltypen, wie hormonproduzierende Zellen, und zeigen typische Prostata-Marker, darunter das bekannte prostataspezifische Antigen (PSA) (21). Diese Organoide bieten eine vielversprechende Möglichkeit, Prostatakrebs besser zu erforschen. Zusätzlich können Prostata-Organoide mit modernen Methoden der Gentechnik wie der genetischen Schere CRISPR/Cas9 kombiniert werden, um gezielt genetische Veränderungen einzuführen. Mit diesen Organoiden könnten Medikamente gezielt getestet und maßgeschneiderte Krebstherapien entwickelt werden (22).

Organ-on-a-Chip Modelle

Organ-on-a-Chip Modelle bestehen aus kleinen Mikrochips und kombinieren die Mikrofluidik-Technologie mit 3D-Zellkulturen, um die Tumorumgebung realistisch nachzubilden. Winzige Kanäle im Chip simulieren dabei wichtige Prozesse wie den Blutfluss, die Nährstoffversorgung und den Transport von Medikamenten.

Mikrofluidik-basierte Systeme sind besonders in der Krebsforschung hilfreich, da sie die komplexe Tumorumgebung besser nachbilden können. Sie ermöglichen es auch, wesentliche physiologische Faktoren wie mechanische Belastung, Flüssigkeitsfluss und Druck zu berücksichtigen. Mikrofluidik-Systeme unterstützen zudem die personalisierte Medizin für Prostatakrebs. Sie ermöglichen es, Medikamente gezielt und in präzisen Dosen an Tumorzellen, die aus Patienten stammen (z.B. Tumor-Organoide), zu verabreichen.

Auch für die Prostatakrebsforschung bieten diese Modelle große Vorteile. Ein Beispiel ist eine Studie, bei der mithilfe eines Mikrofluidik-Systems Tumor-Organoide gezüchtet wurden, die sich aus Prostatakrebszellen (PC-3), Blutgefäßzellen und Knochenzellen zusammensetzen. So wird in dem System die Umgebung von Knochenmetastasen nachgebildet.

Experimente in einem speziellen Organ-Chip-Format haben gezeigt, dass in diesen 3D-Tumormodellen weniger Nekrose (Absterben von Zellen) auftritt, bestimmte Stressgene weniger stark reguliert sind und die Zellen besser wachsen. Zudem bleiben ihre Struktur und Eigenschaften stabil, wodurch sie realistischere Reaktionen auf Chemotherapien zeigen (23).

3D-gedruckte Modelle

Auch 3D-gedruckte Modelle werden zur Erforschung von Prostatakrebs eingesetzt. Ein Beispiel dafür ist ein Modell, das mit 3D-Druck erstellt wurde und humane Osteoprogenitorzellen (Vorläufer von Knochenzellen) mit Prostatakrebszellen kombiniert. Für dieses Modell wird zunächst eine mit Calciumphosphat beschichtete Gerüststruktur als Modell des Knochens mittels 3D-Druck erstellt. Das Gerüst wird dann mit menschlichen Osteoprogenitorzellen besiedelt, um eine Differenzierung zu ermöglichen, so dass menschliches Knochengewebe entsteht. Mit diesem Modell kann über einen Zeitraum von bis zu 12 Wochen untersucht werden, wie Prostatakrebszellen mit Knochengewebe interagieren und wie die Metastasierung in den Knochen abläuft. Außerdem lässt sich die Wirkung von Medikamenten testen (24).

Mittels 3D-Druck hergestelltes humanes Modell zeigt die Bildung von Knochenmetastasen. Quelle: Bock et al. (2021) (24).

Computergestützte Modelle und KI

Durch den Einsatz von Computermodellen können Forscher das Wachstum von Tumoren oder die Wirkung von Medikamenten am Computer simulieren. Künstliche Intelligenz (KI) wird bereits zur Analyse von MRT-Bildern und zur histopathologischen Einstufung von Tumoren eingesetzt.

In Zukunft könnte KI auch dazu verwendet werden, individuelle Patientensimulationen, sogenannte „digitale Zwillinge“, zu erstellen. Diese virtuellen Zwillinge könnten helfen, personalisierte medizinische Behandlungen zu entwickeln und die Auswirkungen von Medikamenten zu testen, ohne dass Menschen oder Tiere gefährdet werden (25).

Darüber hinaus könnte KI dazu beitragen, die Mechanismen von Medikamentenresistenz oder -wirksamkeit besser zu verstehen. Sie könnte auch vorhersagen, welche Patienten am meisten von einem bestimmten Medikament profitieren. KI kann somit nahezu alle Aspekte der Arzneimittelentwicklung unterstützen – von der Identifizierung neuer therapeutischer Zielstrukturen über virtuelles Wirkstoff-Screening bis hin zur Vorhersage der Pharmakokinetik (wie der Körper ein Medikament aufnimmt und verstoffwechselt) und möglicher Nebenwirkungen (8).

Weitere tierversuchsfreie Methoden

Es kann auch direkt an menschlichem Tumorgewebe geforscht werden, ohne den Umweg über die Herstellung von Organoiden zu gehen. Dazu können Tumore, die Patienten entfernt wurden, in feine Scheiben geschnitten und in Nährmedium am Leben gehalten werden. Diese Scheiben enthalten neben den Tumorzellen auch weitere Zelltypen in genau der Anordnung, in der sie im ursprünglichen Tumor gewachsen sind.

Ursachenforschung und Prävention

Die Ursachen für Prostatakrebs sind noch nicht vollständig geklärt, aber es gibt mehrere Risikofaktoren, die eine Rolle spielen. Dazu gehören eine genetische Veranlagung, Umweltfaktoren und Lebensstil. Männer mit einer familiären Vorbelastung haben ein höheres Risiko, an Prostatakrebs zu erkranken. Männern ab 45 Jahren wird eine regelmäßige Vorsorgeuntersuchung empfohlen.

Auch eine ungesunde Ernährung, Übergewicht und Bewegungsmangel gelten als Risikofaktoren. Ein normales Gewicht und ausreichende Bewegung könnten das Risiko für ein Prostatakarzinom verringern. Dagegen scheinen sexuell übertragbare Erkrankungen das Prostatakrebsrisiko zu erhöhen (1). Einige Studien deuten zudem darauf hin, dass eine Ernährung mit viel Gemüse sowie eine ausreichende Zufuhr von Antioxidantien und Vitaminen gegen verschiedene Krebserkrankungen schützend wirken könnte (26).

Moderne tierversuchsfreie Methoden könnten dazu beitragen, die Entstehung von Prostatakrebs besser zu verstehen, Risikofaktoren zu identifizieren, und so eine sinnvolle Prävention ermöglichen.

Mehr Informationen zur Prävention finden sich in unserem Beitrag ´Prävention von Krebs´ (26).

Fazit

Tierversuche galten lange als der Goldstandard in der Prostatakrebsforschung. Allerdings verhindern die Unterschiede zwischen den Spezies sowie die Unterschiede zwischen künstlich in Tieren hervorgerufenen Tumoren und denen, die in menschlichen Patienten entstehen, eine Übertragbarkeit der Ergebnisse von Tierversuchen auf den Menschen. Dadurch sind Tierversuche wissenschaftlich ungeeignet, um Prostatakrebs zu erforschen und behindern die Entwicklung neuer Therapien.

Tierversuchsfreie Methoden wie menschliche Organoide, In-vitro-Tests, Computermodelle und KI bieten eine bessere Übertragbarkeit, machen die Forschung dadurch effizienter und verhindern Tierleid. Die Entwicklung solcher Technologien muss weiter vorangetrieben werden und bereits vorhandene Methoden müssen konsequent genutzt werden. Nur so werden sich bessere und gezieltere Behandlungsmöglichkeiten für Prostatakrebs finden lassen.

04.02.2025
Dr. rer. nat. Johanna Walter

 

Quellen

1. Prostatakrebs (Prostatakarzinom), Zentrum für Krebsregisterdaten, 14.10.2024
2. Walter, J. Krebs: Tierversuche und tierversuchsfreie Forschung. Ärzte gegen Tierversuche, 09.03.2023
3. Moore Robert A. et al. Production of tumors of the prostate of the white rat with 1:2-Benzpyrene. The American Journal of Cancer 1937; 30(4):731–741
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