Ein Team von Fachleuten am Institute of Cancer Research in London hat den 3D-Drucker J5 MediJet™ genutzt, um ein einzigartiges Modell zu erstellen, das das Protein, auf das neu entwickelte Medikamente in einer Krebszelle abzielen, präzise abbildet. Das Modell hilft den Forschern dabei, einen Wirkstoff zu entwickeln, der in das Protein passt und die Krebszelle abtötet.
Craig Cummings, ein Ingenieur, der sich seit 1988 der Krebsforschung widmet, leitet als Leiter der Forschungs- und Konstruktionswerkstatt in London das 3D-Drucklabor am Institute of Cancer Research (ICR) und dessen klinischem Partner, dem Royal Marsden NHS Foundation Trust.
Craig leitet ein vierköpfiges Team, das mithilfe von Stratasys-3D-Druckern eine Reihe von medizinischen Instrumenten, Phantome und Geräte mit Stratasys-3D-Druckern herstellt. Dabei arbeitet er mit Forschern wie Amin Mirza zusammen, einem analytischen Chemiker, der seit 2000 mit Craig zusammenarbeitet, um die Krebsforschung und die Entwicklung von Behandlungsmethoden am ICR und am Royal Marsden zu unterstützen.
Ein Schwerpunkt des ICR liegt auf der Darstellung und Entfernung von Tumoren mittels chirurgischer und radiologischer Verfahren sowie auf der Entwicklung chemischer Therapien zur Behandlung von Krebs auf biochemischer Ebene. Während ihrer Zeit am ICR hat das Institut in dieser Hinsicht bedeutende Fortschritte erzielt. Das ICR ist die weltweit erfolgreichste akademische Einrichtung bei der Entdeckung neuer Krebsbehandlungen. Allein seit 2005 haben ICR-Forscher mehr als 20 Wirkstoffkandidaten entdeckt, von denen 11 in die klinische Entwicklung übergegangen sind. Das ICR hat außerdem gemeinsam mit dem Royal Marsden Strahlentherapie-Studien geleitet, die die klinische Praxis grundlegend verändert haben.
Das am ICR entdeckte Blockbuster-Medikament gegen Prostatakrebs, Abirateron (Handelsname Zytiga), erzielt für den Hersteller einen weltweiten Umsatz von mehr als 2,5 Mrd. US-Dollar pro Jahr. Heute erweitern Craig und Amin weiterhin die Grenzen der Wirkstoffforschung, indem sie 3D-Drucktechnologie einsetzen, um Forschern zu helfen, die Proteine, auf die Krebsmedikamenten-Entwicklungsprogramme abzielen, auf biochemischer Ebene zu visualisieren.
Mit dem neuen 3D-Drucker „J5 MediJet“ hat das Team ein einzigartiges Modell entwickelt, das das Protein, auf das neuartige, in der Entwicklung befindliche Medikamente in einer Krebszelle abzielen, präzise abbildet. Forscher können das Modell als Vorlage nutzen, um einen Wirkstoff zu entwickeln, der in das Protein passt und die Krebszelle abtötet.
„Proteine in einer Krebszelle haben keine Festigkeit“, erklärt Amin. „Sie sind komplex aufgebaut und flexibel; es ist unglaublich schwierig, eine Verbindung zu entwickeln, die in Größe und Form kompatibel ist und über geeignete chemische Eigenschaften verfügt, um in das Protein einzudringen. In der Wirkstoffforschung arbeiten wir daran, Medikamente zu entwickeln, die in die entsprechende Lücke oder Tasche innerhalb der Proteinstruktur passen und deren Funktion blockieren.“
Mit der herkömmlichen, auf Filamenten basierenden Drucktechnologie waren Craig, Amin und ihre Teams darauf beschränkt, vereinfachte, starre Modelle mit geringer Auflösung zu erstellen, die wie „zusammengeklebte Blasen“ aussahen und keine Festigkeit aufweisen.
Mit dem J5 MediJet hingegen kann die 3D-Druckwerkstatt ein Protein bis ins kleinste Detail nachbilden – mit präzisen Bändern, Strängen und Helixen.
„Es erfordert einen ziemlich großen Sprung in der Vorstellungskraft, um die dynamische Natur dieser Proteine und die Lücken in ihnen zu verstehen“, sagt Amin. „Die Visualisierung ist unglaublich wichtig, damit Krebsforscher eine chemische Verbindung entwickeln können, die gezielt auf diese Lücken abzielt, die Funktion des Proteins stört und die Vermehrung der Krebszellen stoppt. Der 3D-Modellbau ermöglicht es uns, auf biomolekularer Ebene in und um zelluläre Proteine herum zu blicken.“
Im Jahr 2021 konnte das ICR den neuen J5 MediJet in seinen Bestand aufnehmen, um neben dem bereits vorhandenen Stratasys Eden350-Drucker auch anatomische Modelle, Leitfäden und Werkzeuge zu drucken.
„Die neueste 3D-Drucktechnologie ermöglicht es uns, die Art und Weise, wie wir zelluläre Proteine in der computergestützten Chemie und Biologie herkömmlich am Computer visualisieren, zum Leben zu erwecken“, sagt Craig. „Diese Modelle werden dazu beitragen, die nächste Generation von Krebsforschern auszubilden.“
SYS Systems ist Stratasys Platinum Partner und der einzige spezialisierte Stratasys-Anbieter in Großbritannien. SYS Systems, Teil der Carfulan Group, steht an der Spitze der 3D-Druck-Bewegung und liefert, installiert und betreut das gesamte Stratasys-Sortiment. SYS Systems unterstützt Unternehmen jeder Größe dabei, bessere Produkte effizienter herzustellen und gleichzeitig die Grenzen der Innovation zu erweitern. Dabei verfolgt das Unternehmen einen serviceorientierten Ansatz, der durch die Zertifizierung nach ISO 9001:2015 bestätigt wird. https://www.sys-uk.com/contact/
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