Krebsdiagnostik im Miniaturformat    

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Schematische Darstellung der Zelltrennung am Ende des Kanals. Illustration: Christoph Hohmann, Nanosystems Initiative Munich (NIM)

Die Diagnose Krebs stellt wohl für jeden Betroffenen einen Schock dar. Wie aggressiv ist der Tumor? Wie weit fortgeschritten ist die Krankheit? Werde ich wieder gesund? Wie lange habe ich noch zu leben? All diese und noch viele weitere Fragen tauchen auf. In der Regel wird dann eine Biopsie durchgeführt und das Stadium der Erkrankung bestimmt. Das Ergebnis beeinflusst maßgeblich, welche Formen der Therapie notwendig und sinnvoll sind.

Tumorzellen zirkulieren im Blut

Eine typische Eigenschaft eines Tumors ist es, unkontrolliert zu wachsen; seine Zellen teilen sich unkontrolliert. Dabei passiert es, dass auch Tumorzellen in die Blutbahn gelangen und dort umher schwimmen. Diese Zellen werden zirkulierende Tumorzellen genannt. Die Anzahl an zirkulierenden Tumorzellen im Blut (CTCs – circulating tumor cells) gibt einen Hinweis auf das Stadium einer Krebserkrankung und lässt (bedingt) Rückschlüsse auf den weiteren Verlauf zu.

Zirkulierende Tumorzellen – schwierig nachzuweisen

Die Schwierigkeit im Umgang mit zirkulierenden Tumorzellen ist, dass pro Milliliter Blut nur etwa eine bis zehn Zellen vorliegen. Und diese Zellen nachzuweisen ist extrem schwierig. Es gibt einen von der amerikanische Zulassungsbehörde FDA anerkannten Test, doch dieser funktioniert nur bei bereits sehr fortgeschrittenen Tumoren, also allesamt Tumoren, die schon Metastasen gebildet haben (CellSearch®).

Schematische Darstellung der Zelltrennung am Ende des Kanals. Illustration: Christoph Hohmann, Nanosystems Initiative Munich (NIM)

Schematische Darstellung der Zelltrennung am Ende des Kanals. Illustration: Christoph Hohmann, Nanosystems Initiative Munich (NIM)

Starre und elastische Zellen

Nun haben Augsburger Forscher eine Methode entwickelt,  mit der selbst sehr geringe Mengen an Zellen spezifisch getrennt werden können. Der Name für ihre Methode ist für den Normalbürger nicht gerade eingängig, „Non-Inertial Lift Induced Cell Sorting“ (kurz NILICS), aber dafür funktioniert sie prima.

Die Forscher nutzen aus, dass sich Zellen in ihrer Elastizität unterscheiden. Vereinfacht gesagt gibt es starre Zellen und weichere, oder besser, deformierbarere Zellen. Einige Mikroliter Blut werden in einen sehr kleinen Kanal eingebracht. Der Durchmesser des Kanals beträgt zwischen zehn und 100 Mikrometer. Aufgrund der geringen Größe des Kanals fließt das Blut dort, ohne Turbulenzen und Verwirbelungen zu erzeugen (laminare Strömung). „Starre“ Zellen verbleiben in dem Kanal an der Position, an der sie eingeleitet wurden, während elastische Zellen von der so genannten Lift-Kraft (lift force) von der Wand abgestoßen werden. Diese Eigenschaft wird für die Trennung der Zellen ausgenutzt – es gibt zwei (oder mehrere) Auslässe, in die die unterschiedlichen Zelltypen sortiert werden. Im Anschluss können die Zellen beispielsweise unter dem Mirkoskop ausgezählt werden.

Einen ausführlichen Artikel zu der neuen Methode und weiteren Ansätzen zur Nutzung zirkulierender Tumorzellen für die Krebsdiagnostik finden Sie hier.

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