Die Tumorchips kommen

6. Mai 2010
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Je früher Krebs diagnostiziert wird, desto besser die Heilungschancen für Patienten. Ein Testsystem soll helfen, die Krankheit im Frühstadium zu erkennen. Es identifiziert charakteristische Stoffe im Blut, die mit bestimmten Tumorarten einhergehen.

Wenn Zellen entarten und ein Tumor entsteht, merken Betroffene das zunächst nicht. Sie gehen meist erst zum Arzt, wenn sich deutliche klinische Symptome der fortschreitenden Krebserkrankung bemerkbar machen. Dann ist es jedoch oft schon zu spät, den Krebs zu heilen. Forscher versuchen deshalb schon seit vielen Jahren, Testmethoden zu etablieren, die es ermöglichen, Tumoren schon kurz nach ihrer Entstehung zu diagnostizieren. Dabei setzen die Forscher auf das Phänomen, dass bei den meisten Krebsarten charakteristische Stoffe im Blut oder anderen Körperflüssigkeiten zu finden sind, die auf die bedrohliche Krankheit hinweisen.

Ein neuartiges Testsystem des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung (ISC) in Würzburg könnte dabei helfen, diese Krebsmarker bereits zu erkennen, wenn sie in sehr geringen Konzentrationen im Blut vorliegen. Das Verbundprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert und vom Fraunhofer Institut für Angewandte Informationstechnik FIT in Sankt Augustin koordiniert.

Sensor enthält winzige Siliziumdioxid-Teilchen

Grundlage des Testsystems ist ein so genannter Mikrofluidikchip: Auf dem daumengroßen Chip befinden sich winzige Kanäle, in denen eine Blutprobe des Patienten zirkuliert. Ein Sensor spürt diejenigen Biomoleküle auf, die für die Krebserkrankung charakteristisch sind. Das Herzstück des neuartigen Sensors sind Nanopartikel aus Siliziumdioxid, die an eine Elektrodenoberfläche gekoppelt sind.
Auf den winzigen Teilchen sind spezifische Antikörper befestigt, die den gewünschten Krebsmarker erkennen und binden können. „Die an die Nanopartikel fixierten Antikörper fangen wie eine Art Angel die passenden Markermoleküle aus dem Blut“, erklärt Jörn Probst, Geschäftsfeldleiter Life Science am ISC. „Dabei verschiebt sich die elektrische Ladungsverteilung, was von der Elektrode erkannt wird.“
Rein theoretisch lässt sich Probst zufolge mit Hilfe dieser Methode sogar ein einzelnes Molekül im Blut nachweisen. Im Moment schaffen es die Forscher aber noch nicht, so fein zu messen: „Wir können Konzentrationen von bis zu 10 –13 Mol pro Liter detektieren“, sagt Probst. „Das ist 100mal weniger als mit den bisherigen Messmethoden, wo zum Beispiel mit Hilfe einer Färbereaktion oder Fotoluminiszenz die Konzentration bestimmt wird.“

Analysenergebnis innerhalb von wenigen Minuten

Der von Probst und seinen Kollegen entwickelte Chip ist auch schneller als die Konkurrenzverfahren: Es vergehen bloß 10 bis 20 Minuten, bis das Ergebnis der Analyse vorliegt. Die Messsignale werden drahtlos über Funk auf einen Empfänger übertragen, auf dessen Anzeige man die Konzentration ablesen kann. Dank der einfachen Handhabung des Geräts, würde die Auswertung der Analysen nicht mehr in speziellen Diagnostiklaboratorien stattfinden, sondern könnte auch von niedergelassenen Ärzten vorgenommen werden. Bisher haben die Jenaer Forscher nur Blutproben untersucht, die extra für die Messung mit unterschiedlichen Mengen an Prostatakrebsmarkern versetzt worden waren. „In einem weiteren Schritt wollen wir den Chip systematisch an Krebspatienten erproben“, sagt Probst. Doch bis solche klinischen Studien überhaupt stattfinden können, will das Team um Probst ein Gerät zu Demonstrationszwecken bauen, das vier Biosensoren vereint.

„Damit können wir verschiedene Markermoleküle gleichzeitig erfassen“, sagt Probst. „Das erhöht die Aussagekraft eines Tests auf eine bestimmte Krebsart.“ Denn der Grenzwert eines einzelnen Krebsmarkers, bei der man davon mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgehen könne, dass eine Krebserkankung besteht, könne individuell sehr verschieden sein. Probst: „Eine bestimmte Markerkonzentration, die bei einer Person noch völlig unbedenklich ist, kann bei einer anderen Person höchste Gefahr bedeuten.“

Chip auch für Lactat-Messung bei Sportlern geeignet

Weitere Einsatzmöglichkeiten des neuen Geräts, das in einigen Jahren die Serienreife erlangen könnte, sieht Probst auf dem Gebiet der Herz-Kreislauf-Erkrankungen und im Freizeitbereich: „Sportler könnten mit unserem Test schnell und zuverlässig ihre Lactat-Werte bestimmen“, sagt Probst. Da aber Freizeitsportler wenig Lust haben dürften, nach jeder Aktivität sich ins Ohrläppchen oder in den Finger zu stechen, um eine Blutprobe abzunehmen, wollen die Würzburger Forscher den Test so verändern, dass sich die Lactat-Konzentration auch aus dem Körperschweiß der Sportler messen ließe.

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Medizin, Pharmazie

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5 Kommentare:

M.E. ein äußesrt interessanter Artikel.Es wäre zu wünschen daß dieses Verfahren bald serienmäßig einfach praktikabel zu etablieren ist.

#5 |
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Horst Rieth
Horst Rieth

wer lesen kann ist klar im vorteil,
zehn hoch minus dreizehn mol je liter, heißt eine verdünnungsreihe von einer potenz über einem billionstel,
sorry ick kann da nichts mehr sehen.

#4 |
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Naturwissenschaftler

Den Artikel finde ich auch interessant. Falls der folgende Satz stimmt, ist das Ziel einer ausreichenden Empfindlichkeit niemals zu erreichen: “Wir können Konzentrationen von bis zu 10 ¿13 Mol pro Liter detektieren.”
Die bedeutet ca. 10 hoch 25 Moleküle pro Liter. Für Peptide wäre das sogar Größenordnungen mehr als deren Reinsubstanz. Im Mikroliter wären das immer noch 10 hoch 19, so dass eine Verbesserung um den Faktor 100 bedeuten würde, dass die bisherigen Methoden mit 10 hoch 17 Moleküle pro µl extrem unempfindlich wäre. Der Standder Technik ist sicher um Größenordnungen besser.

#3 |
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Dr. rer. nat. Uwe Schwanke
Dr. rer. nat. Uwe Schwanke

13Molare Lösungen eines Stoffes erkenne ich mit dem bloßen Auge. Da hat sich wohl der Druckfehlerteufel eingeschlichen.

#2 |
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Dr. med. Peter Hörter
Dr. med. Peter Hörter

Sehr informativer Artikel.

#1 |
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