Modellierung von Ergebnissen der Strahlentherapie

Diese Forschung umfasst mathematische Modelle, die im Idealfall eine Personalisierung der Strahlenbehandlung auf der Grundlage der klinischen und physiologischen Merkmale des Patienten und des Tumors ermöglichen. Mein Hauptinteresse gilt statistischen Methoden zur Modellierung der Reaktion von normalem und krebsartigem Gewebe auf ionisierende Strahlung, um die Komplikationswahrscheinlichkeit für normales Gewebe (normal tissue complication probability = NTCP) bzw. die Tumorkontrollwahrscheinlichkeit (tumor control probability = TCP) vorherzusagen. Neben physikalischen Behandlungsparametern wie der verabreichten Dosis können solche Modelle auch biologische und klinische Faktoren als Vorhersage-Variablen verwenden, z. B. Tumorstadium, Hypoxie, bestimmte Blutparameter usw.

Neben klassischen Ansätzen, die TCP oder NTCP in der Regel als generalisierte lineare Funktionen bestimmter Variablen modellieren, z. B. der auf den Tumor oder das Risikoorgan applizierten Dosis, gibt es einige datengesteuerte Ansätze, die versuchen, alle relevanten Variablen und ihre möglichen Wechselwirkungen einzubeziehen, um das gewünschte Ergebnis vorherzusagen. Insbesondere Methoden des maschinellen Lernens wie Support Vector Machines haben sich als wirksame Werkzeuge für dieses Ziel erwiesen. Darüber hinaus habe ich Überlebensanalysetechniken wie Frailty-Modelle und „Cure rate“ Modelle genutzt, um die latenten biologischen Prozesse zu berücksichtigen, die während der Zeit nach der Behandlung ablaufen und NTCP, TCP oder die Gesamtüberlebenswahrscheinlichkeit beeinflussen.

Ketogene Ernährung und Tumorstoffwechsel

Ernährung ist ein häufig und oftmals emotional diskutiertes Thema im Zusammenhang mit Krebsprävention und -behandlung. Leider werden wissenschaftliche Fakten oft mit persönlichen Meinungen oder Weltanschauungen vermischt, die möglicherweise veraltet sind.
In den letzten Jahren haben sich immer mehr Hinweise darauf verdichtet, dass Krebs im Grunde eine Stoffwechselerkrankung ist, bei der ein veränderter Zellstoffwechsel möglicherweise sogar die Hauptursache für die Entstehung von bösartigen Tumoren ist. Dank der frühen Arbeiten von Otto Warburg und seinen Kollegen wissen wir seit etwa 100 Jahren, dass schnell wachsende Tumorzellen hauptsächlich auf die Umwandlung von Glukose zu Laktat angewiesen sind, selbst wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, der in normalen Zellen eine übermäßige Laktatproduktion hemmen würde. Dieses Phänomen ist als „aerobe Glykolyse” oder „Warburg-Effekt” bekannt und bildet die Grundlage für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mittels Flurodeoxyglukose (FDG).

Es scheint eine starke Wechselwirkung zwischen dem Stoffwechsel des Patienten und dem des Tumors zu geben. Beispielsweise weisen immer mehr Studien darauf hin, dass Personen mit metabolischem Syndrom ein stark erhöhtes Risiko haben, an Krebserkrankungen unterschiedlicher Herkunft zu erkranken. Erhöhte Werte von Glukose, Insulin und dem insulinähnlichem Wachstumsfaktor (IGF) 1 werden als mögliche Ursachen diskutiert. Patienten mit fortgeschrittenem Krebs hingegen weisen einen veränderten Stoffwechselzustand auf, der durch chronische Entzündungen mit gleichzeitiger Insulinresistenz des normalen Gewebes und Muskelproteinverlust gekennzeichnet ist. Dies deutet darauf hin, dass solche Patienten möglicherweise veränderte Ernährungsbedürfnisse haben.

Mein Interesse gilt vor allem den Auswirkungen einer ketogenen Ernährung als Begleittherapie auf den Zellstoffwechsel und die Prognose von Patienten. Die ketogene Ernährung ist eine sehr kohlenhydratarme, mäßig proteinhaltige und fettreiche Ernährung, bei der der chronisch niedrige Insulinspiegel zu einer erhöhten Produktion von Ketonkörpern aus Fettsäuren führt. Dies induziert einen Stoffwechselzustand, der dem Fasten ähnlich ist. Im Gegensatz zu normalen Zellen sind einige bösartige Zellen nicht in der Lage, Ketonkörper vollständig zu verstoffwechseln. Darüber hinaus deuten neue Erkenntnisse darauf hin, dass Ketonkörper antioxidative Eigenschaften besitzen und die Expression bestimmter Gene in Tumorzellen so modulieren können, dass ihr Wachstum unterdrückt wird.

Mit der KETOCOMP Studie haben wir eine der weltweit größten Studien zum Thema ketogene Ernährung und Krebs durchgeführt und die Ergebnisse in mehreren Artikeln in hochrangigen Fachzeitschriften publiziert.