Wärme oder erhöhte Körpertemperatur ist eine sehr alte Art der Behandlung von Krebs, und für einige Onkologen in Europa ist sie der „vierte Arm“ der Standard-Behandlung oder zumindest einer konventionellen Immuntherapie gleichwertig. Bei Hyperthermiebehandlungen wird die Temperatur des Körpers (und damit des Tumorgewebes) erhöht, in der Regel auf einen Bereich zwischen 40 und 43 °C. Allerdings ist die Hyperthermie keine angemessene eigenständige Behandlungsoption für die meisten Krebsarten. Jedoch wurde in einer Reihe von klinischen Studien ein klarer Nutzen festgestellt, wenn Hyperthermie mit anderen Therapieverfahren, insbesondere der Strahlentherapie, kombiniert wird.

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Bei einer Strahlenbehandlung wird die Wärme um den Tumorbereich konzentriert statt auf den gesamten Körper. Diesen Studien zufolge verbessert die Hyperthermie die Wirksamkeit der Strahlentherapie bei wiederkehrendem Brustkrebs und malignem Melanom und führt zu einer erhöhten Überlebensrate bei verschiedenen Gruppen von Krebspatienten (z. B. Glioblastom, Gebärmutterhalskrebs und Kopf- und Halslymphknotenmetastasen). Ein experimentellerer Ansatz ist die Ganzkörperhyperthermie in Verbindung mit einer Chemotherapie.

Eine weitere vielversprechende Anwendung der Hyperthermie ist die Kombination mit einer photodynamischen Behandlung oder PDT. Das Grundprinzip besteht darin, dass die PDT verschiedene Immunzellen aktiviert, die den Krebs aktiver angreifen. Hyperthermie löst die Freisetzung von Hitzeschockproteinen (insbesondere HSP-70) aus, die die körpereigene Immunabwehr gegen Krebs weiter aktivieren. Es gibt experimentelle Hinweise darauf, dass die beiden Behandlungen synergistisch wirken könnten. Zur weiteren Steigerung der Wirksamkeit der PDT könnte damit die Hyperthermie als Zusatztherapie angewandt werden. Dies legen die verbesserten klinischen Ergebnisse bei Patienten mit rektalen Tumoren nahe, die beide Behandlungen gleichzeitig erhielten.

Hyperthermie ist auch eine effektive Option für die Schaffung der Möglichkeit einer Operation bei inoperablen Tumoren und erlaubt eine neue niedrig dosierte Behandlung von rezidivierendem Krebs, der zuvor mit hoher radiotherapeutischer Dosierung behandelt wurde, ohne Erhöhung der Toxizität. In jüngerer Zeit wurde eine neue Strategie entwickelt, die den Tumor von innen her mit im Tumor konzentrierten magnetischen Nanopartikeln erwärmt; dann wird ein Magnetfeld am Tumor angelegt, das eine hohe Kerntemperatur (42-45 °C) erzeugt.