Methodische Entwicklungen zur interstitiellen photodynamischen Therapie solider Tumore

Rühm, Adrian (2025): Methodische Entwicklungen zur interstitiellen photodynamischen Therapie solider Tumore. Habilitationsschrift, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Solide Tumore stellen eine erhebliche Belastung für Patienten und die Gesundheitssysteme dar. In vielen Fällen ist die Resektion solcher Tumore nicht möglich oder mit erheblichen Risiken und Beeinträchtigungen für den Patienten verbunden. Die Bedeutung alternativer, insbesondere minimalinvasiver Verfahren nimmt im Zuge anhaltender weltweiter Forschungsaktivitäten stetig zu. Wichtige Ziele sind hierbei, Risiken und Nebenwirkungen zu minimieren, die Funktion des betroffenen Körperareals zu erhalten, sowie möglichst auch die Kosten des Eingriffs für Patienten und die Gesundheitssysteme zu reduzieren. Die für verschiedene Anwendungsfelder bereits ausgereifte und zugelassene photodynamische Therapie (PDT) zielt auf eine photochemische Zerstörung von Tumorzellen ab und induziert mutmaßlich zusätzlich eine Reaktivierung des Immunsystems gegen die Tumorzellen. Sehr vorteilhaft ist, dass es hierbei nicht zu einer Hitze-Entwicklung im Gewebe kommt, was prinzipiell eine selektive Zerstörung von Tumorzellen unter weitgehender Schonung von gesunden Zellen und somit einen zumindest teilweisen Funktionserhalt des behandelten Körperareals ermöglicht. Eine solche Selektivität der Laserbehandlung wird in der Regel in Kombination mit Licht absorbierenden Molekülen (Photosensibilisatoren) erreicht, die in oder an der Tumorzelle lokalisiert bzw. angereichert sind. Hierbei kann die Laserenergie in vielen Fällen sehr einfach minimalinvasiv über dünne Lichtleiter in die betroffene Körperregion geführt und sowohl oberflächlich als auch intraluminal oder interstitiell appliziert werden. Ferner kann der Therapieeffekt über die Wahl der Laserleistung, der Wellenlänge und der Zeitstruktur der Lichtanwendung gezielt eingestellt werden, so dass Risiken, Verträglichkeit und Nebenwirkungen der Therapie gut kontrolliert und begrenzt werden können. Die Methode verspricht damit generell eine sehr gute Kompatibilität mit den Anforderungen an eine moderne medizinische Versorgung, für die insbesondere die Nachhaltigkeit des Behandlungserfolgs, die Minimierung von unerwünschten Nebeneffekten der Therapie sowie die Erhaltung der Lebensqualität entscheidend sind, bei gleichzeitiger Beachtung wirtschaftlicher Aspekte und Rahmenbedingungen. Die vorliegende kumulative Arbeit befasst sich mit dem Einsatz der interstitiellen photodynamischen Therapie (iPDT) bei der Behandlung von Hirntumoren sowie den für den Transfer einschlägiger Forschungsergebnisse in die klinische Praxis erforderlichen methodischen Entwicklungen.

Abstract

Solid tumors represent a significant burden for patients and healthcare systems. In many cases, resection of such tumors is not possible or is associated with considerable risks and complications for the patient. The importance of alternative, particularly minimally invasive, procedures is steadily increasing as a result of ongoing global research. Key objectives are to minimize risks and side effects, preserve the function of the affected area, and, if possible, reduce the costs of the procedure for both patients and healthcare systems. Photodynamic therapy (PDT), which is already mature and approved for various applications, aims at the photochemical destruction of tumor cells and presumably also induces a reactivation of the immune system against the tumor cells. A significant advantage is that it does not generate heat in the tissue, which in principle allows for the selective destruction of tumor cells while largely sparing healthy cells and thus at least partially preserving the function of the treated area. Such selectivity of the laser treatment is generally achieved in combination with light-absorbing molecules (photosensitizers) that are located in or on the tumor cell or concentrated therein. In many cases, the laser energy can be delivered very simply. The laser is delivered minimally invasively to the affected body region via thin fiber optic cables and can be applied superficially, intraluminally, or interstitially. Furthermore, the therapeutic effect can be precisely controlled by selecting the laser power, wavelength, and timing of the light application, allowing for effective management and limitation of risks, tolerability, and side effects. The method thus generally promises excellent compatibility with the requirements of modern medical care, where the sustainability of treatment success, the minimization of undesirable side effects, and the preservation of quality of life are crucial, while simultaneously considering economic aspects and framework conditions. This cumulative study examines the use of interstitial photodynamic therapy (iPDT) in the treatment of brain tumors and the methodological developments necessary for transferring relevant research findings into clinical practice.

Abstract

Les tumeurs solides représentent un fardeau considérable pour les patients et les systèmes de santé. Dans de nombreux cas, la résection de ces tumeurs est impossible ou associée à des risques et complications importants pour le patient. L'importance des procédures alternatives, notamment mini-invasives, ne cesse de croître grâce aux recherches menées à l'échelle mondiale. Les principaux objectifs sont de minimiser les risques et les effets secondaires, de préserver la fonction de la zone affectée et, si possible, de réduire les coûts de la procédure pour les patients et les systèmes de santé. La thérapie photodynamique (PDT), déjà bien établie et approuvée pour diverses applications, vise la destruction photochimique des cellules tumorales et induit vraisemblablement une réactivation du système immunitaire contre ces cellules. Un avantage majeur est qu'elle ne génère pas de chaleur dans les tissus, ce qui permet, en principe, la destruction sélective des cellules tumorales tout en préservant largement les cellules saines et donc en maintenant une partie de la fonction de la zone traitée. Cette sélectivité du traitement laser est généralement obtenue en combinaison avec des molécules absorbant la lumière (photosensibilisateurs) situées dans ou à la surface de la cellule tumorale. Dans de nombreux cas, l'énergie laser peut être facilement délivrée de manière mini-invasive à la zone affectée grâce à de fines fibres optiques et appliquée superficiellement, intraluminalement ou interstitiellement. De plus, l'effet thérapeutique peut être contrôlé avec précision en sélectionnant la puissance, la longueur d'onde et le moment d'application du laser, permettant ainsi une gestion et une limitation efficaces des risques, de la tolérance et des effets secondaires. La méthode promet donc généralement une excellente compatibilité avec les exigences des soins médicaux modernes, où la pérennité du succès du traitement, la minimisation des effets secondaires indésirables et la préservation de la qualité de vie sont cruciales, tout en tenant compte des facteurs économiques et du contexte. Ce travail cumulatif porte sur l'utilisation de la thérapie photodynamique interstitielle (iPDT) dans le traitement des tumeurs cérébrales et sur les développements méthodologiques nécessaires au transfert des résultats de recherche pertinents vers la pratique clinique.

Abstract

I tumori solidi rappresentano un onere significativo per i pazienti e i sistemi sanitari. In molti casi, la resezione di tali tumori è impossibile o associata a rischi e complicazioni considerevoli per il paziente. L'importanza di procedure alternative, in particolare mini-invasive, è in costante aumento grazie alla continua ricerca globale. Gli obiettivi principali includono la riduzione al minimo dei rischi e degli effetti collaterali, il mantenimento della funzionalità dell'area interessata e, se possibile, la riduzione dei costi della procedura sia per i pazienti che per i sistemi sanitari. La terapia fotodinamica (PDT), già consolidata e approvata per diverse applicazioni, mira alla distruzione fotochimica delle cellule tumorali e presumibilmente induce anche una riattivazione del sistema immunitario contro le cellule tumorali. Un vantaggio significativo è che non genera calore nel tessuto, il che, in linea di principio, consente la distruzione selettiva delle cellule tumorali risparmiando in gran parte le cellule sane e preservando così almeno una parte della funzionalità dell'area trattata. Tale selettività nel trattamento laser è tipicamente ottenuta in combinazione con molecole fotosensibilizzanti (fotosensibilizzatori) presenti all'interno o sulla cellula tumorale. In molti casi, l'energia laser può essere facilmente erogata in modo minimamente invasivo nell'area interessata tramite sottili fibre ottiche e applicata superficialmente, intraluminalmente o interstizialmente. Inoltre, l'effetto terapeutico può essere controllato con precisione selezionando la potenza del laser, la lunghezza d'onda e la tempistica di applicazione della luce, consentendo una gestione efficace e la limitazione di rischi, tollerabilità ed effetti collaterali. Il metodo promette quindi generalmente un'eccellente compatibilità con i requisiti della medicina moderna, dove la sostenibilità del successo del trattamento, la minimizzazione degli effetti collaterali indesiderati e il mantenimento della qualità della vita sono cruciali, tenendo conto al contempo di fattori economici e condizioni quadro. Inoltre, l'energia laser può essere controllata con precisione selezionando la potenza del laser, la lunghezza d'onda e la tempistica di applicazione della luce, gestendo e limitando efficacemente rischi, tollerabilità ed effetti collaterali. Questo lavoro cumulativo riguarda l'uso della terapia fotodinamica interstiziale (iPDT) nel trattamento dei tumori cerebrali e gli sviluppi metodologici necessari per il trasferimento dei risultati della ricerca nella pratica clinica.

Abstract

Los tumores sólidos representan una carga significativa para los pacientes y los sistemas sanitarios. En muchos casos, la resección de estos tumores es imposible o conlleva riesgos y complicaciones considerables para el paciente. La importancia de los procedimientos alternativos, en particular los mínimamente invasivos, aumenta constantemente gracias a la investigación global en curso. Los objetivos clave incluyen minimizar los riesgos y los efectos secundarios, preservar la función de la zona afectada y, si es posible, reducir los costes del procedimiento tanto para los pacientes como para los sistemas sanitarios. La terapia fotodinámica (TFD), ya consolidada y aprobada para diversas aplicaciones, tiene como objetivo la destrucción fotoquímica de las células tumorales y, presumiblemente, también induce una reactivación del sistema inmunitario contra ellas. Una ventaja significativa es que no genera calor en el tejido, lo que, en principio, permite la destrucción selectiva de las células tumorales, preservando en gran medida las células sanas y, por lo tanto, preservando al menos parte de la función de la zona tratada. Esta selectividad en el tratamiento láser se consigue normalmente en combinación con moléculas que absorben la luz (fotosensibilizadores) que se encuentran en la célula tumoral o sobre ella. En muchos casos, la energía láser puede administrarse fácilmente de forma mínimamente invasiva a la zona afectada mediante fibras ópticas delgadas y aplicarse de forma superficial, intraluminal o intersticial. Además, el efecto terapéutico puede controlarse con precisión seleccionando la potencia, la longitud de onda y el momento de aplicación de la luz, lo que permite gestionar eficazmente y limitar los riesgos, la tolerabilidad y los efectos secundarios. Por lo tanto, el método promete una excelente compatibilidad con los requisitos de la atención médica moderna, donde la sostenibilidad del éxito del tratamiento, la minimización de los efectos secundarios indeseables y la preservación de la calidad de vida son cruciales, considerando simultáneamente los factores económicos y las condiciones generales. Además, la energía láser puede controlarse con precisión seleccionando la potencia, la longitud de onda y el momento de aplicación de la luz, lo que permite gestionar eficazmente y limitar los riesgos, la tolerabilidad y los efectos secundarios. Este trabajo acumulativo aborda el uso de la terapia fotodinámica intersticial (TFDI) en el tratamiento de tumores cerebrales y los desarrollos metodológicos necesarios para la transferencia de los resultados de investigación relevantes a la práctica clínica.

• Dokumententyp: Habilitationsschriften
• Keywords: photodynamische Therapie, photodynamic therapy, PDT, interstitiell, interstitial, Tumor, Hirn, brain, Glioblastom, glioblastoma, Lichtapplikator, light applicator, Dosimetrie, dosimetry, Absorption, Streuung, scattering, klinische Studie, clinical trial
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 2025