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Krebsdiagnose anhand eines Blutstropfens

Chemiker-Team des Siegener Forschers Prof. Dr. Ulrich Jonas ist an EU-Projekt zur Früherkennung von Darmkrebs beteiligt.

Ob Vorsorgeuntersuchung oder Diagnoseverdacht – die medizinische Maschinerie, die für Patienten zu laufen beginnt, sobald das Stichwort Krebs fällt, ist groß und beängstigend. Was, wenn nur ein Blutstropfen genügen würde, um festzustellen, ob Krebszellen im Körper sind? Was, wenn auf diese Weise auch schon winzige Tumoren zu diagnostizieren wären? Die Forschung im Bereich dieser so genannten Biomarker läuft auf Hochtouren. An der Universität Siegen sind Prof. Dr. Ulrich Jonas und sein Team an einem Projekt beteiligt, bei dem ein Gerät zur frühzeitigen Diagnose von Darmkrebs mit Hilfe von Liquid Biopsie, also dem Nachweis von Biomarkern im Blut, entwickelt werden soll. ULTRAPLACAD (Ultrasensitive plasmonic devices for early cancer diagnosis) ist ein EU-Forschungsprojekt mit Kooperationspartnern aus sieben Ländern.

Das Verfahren, im Blut durch Liquid Biopsie eine Krebserkrankung zu diagnostizieren, ist bereits seit einigen Jahren bekannt. Doch was im Labor bei einem Einzelversuch geht, kann im medizinischen Alltag nur dann umgesetzt werden, wenn die technischen Untersuchungsvoraussetzungen stimmen. Daran wird in dem EU-Projekt gearbeitet. „Wir brauchen ein Gerät, das in Serie produziert werden kann“, sagt Prof. Dr. Jonas. An der Kooperation ist auch ein großes medizintechnisches Unternehmen beteiligt. „Vom Prototyp bis zur Serienproduktion vergehen allerdings mindestens zehn Jahre“, betont Jonas, um die zeitliche Dimension solcher Untersuchungsmethoden, auf die viele Patienten warten, richtig einzuordnen.

Die Forschung basiert auf der Erkenntnis, dass, sobald sich ein Tumor bildet, auch Tumorproteine, sogenannte Antigene, im Blut unterwegs sind. Diese haben eine Signalfunktion. Die Aufgabe der Siegener Forschungsgruppe innerhalb des Projekts ist die Beteiligung an der Entwicklung eines Chips, auf dem die Blutprobe aufgetragen und untersucht werden kann. „Wir bauen auf unseren Erfahrungen in der Polymerfoschung auf“, so Jonas. Im Prinzip gehe es darum, eine Basis von Polymeren (Makromolekülen) auf eine Trägerplatte aufzubringen. „Auf den Polymer-Teppich werden künstliche Proteinketten ,geklebt‘, die spezifisch für den Krebs sind.“

Die Zusammensetzung der Proteinketten ist bekannt. Hat der Patient entsprechende Proteine im Blut, hat er auch Antikörper dazu gebildet. „Sind solche Antikörper in der Blutprobe, werden diese sich an die synthetischen ,Krebsproteine‘ der Trägerplatte anheften“, erklärt der Chemiker. Um sie sichtbar zu machen, bringt man weitere synthetisch hergestellte und durch Farbstoffe veränderte „Anti-Antikörper“ auf. In einem Mikroskop kann aufgrund der lichtaussendenden Eigenschaften festgestellt werden, ob der Anhaftungsmechanismus funktioniert hat, in der Blutprobe also Antikörper auf beispielsweise Darmkrebs-Proteine vorhanden sind. Die Herausforderung für die Siegener Chemiker ist die Oberflächenentwicklung und die Frage, wie die Proteinfäden auf dem Polymerteppich angebracht werden können. Jonas: „Wir müssen schauen, welche Kopplungsmechanismen funktionieren.“

Das Projekt ist auf eine Dauer von drei Jahren angelegt. Gearbeitet wird gezielt an der Früherkennung von Darmkrebs. „Das Prinzip könnte aber auch bei anderen Krebsarten anwendbar werden“, so Jonas. Das Interesse der Mediziner an einem funktionsfähigen Laborgerät ist groß, denn die optische Analysetechnik ist genau und gleichzeitig kosten- und zeiteffizient.

Allerdings, so räumt Jonas ein, stellen sich anschließend weitere Fragen, zum Beispiel nach der Ergebnisauswertung und dem weiteren Vorgehen. Verweist die Blutprobe auf einen Tumor, ist dieser noch lange nicht aufgespürt. Schon kleinste Krebsgewebe spülen die Antigene ins Blut. Wie findet man aber winzige Tumorherde und sind sie in jedem Fall auch behandlungsbedürftig? Jonas: „Es ist ein interdisziplinäres Projekt, bei dem wissenschaftliche, ethische, juristische und ökonomische Fragen ineinandergreifen.“