Ein ganzes Labor in einem Stift

Verena Elson

Eine Erfindung US-amerikanischer Wissenschaftler könnte zukünftig die Laborarbeit ersetzen und das Erkennen und Entfernen von Tumoren schneller, sicherer und präziser machen. Wie funktioniert der Krebs-Detektor?

„Wenn man mit Krebspatienten nach der Operation spricht, ist eine der ersten Dinge, die viele sagen, ‚Ich hoffe, der Chirurg hat den ganzen Krebs erwischt’“, sagt Livia Schiavinato Eberlin, Chemie-Assistenzprofessorin an der Universität im texanischen Austin. „Es ist einfach herzzerreißend, wenn das nicht der Fall ist. Aber unsere Technologie könnte die Chancen, dass Chirurgen in der OP wirklich jede letzte Spur von Krebs entfernen, gewaltig verbessern.“

Eberlin leitet das Team, dass den „MasSpec Pen“ entwickelt hat. Er soll ein altes Problem bei der Entfernung von Tumoren lösen: Häufig ist für Chirurgen mit bloßem Auge nicht zu erkennen, wo das Krebsgewebe aufhört und gesundes Gewebe anfängt. Bisher werden darum während der Operation Gewebeproben entnommen und im Labor untersucht. Pro Gewebeprobe dauert das bis zu 30 Minuten – der Patient „wartet“ so lange unter Narkose. Ist eine schnelle Analyse nicht möglich, muss der Eingriff abgebrochen und das Ergebnis der Untersuchung abgewartet werden. Gegebenenfalls wird dann eine erneute Operation notwendig. Bei diesem Verfahren kann es immer wieder vorkommen, dass Teile des Tumoren im Körper zurückbleiben oder unnötig gesundes Gewebe entnommen wird.

 

Wie funktioniert der MasSpec Pen?

Lebende Zellen, ob gesund oder krebsartig, produzieren Abbaustoffe, die Metaboliten genannt werden. Diese Moleküle entstehen bei allen lebenswichtigen Prozessen in der Zelle – darunter Energiegewinnung, Wachstum, Reproduktion und der Abtransport von Giftstoffen. Jede Krebsart produziert eine einzigartige Zusammenstellung dieser Stoffwechselprodukte – wie ein Fingerabdruck der Zelle.

Krebszellen wachsen unkontrolliert, das heißt sie teilen sich deutlich schneller als gesunde Zellen. Dabei verbrauchen sie auch mehr Energie und haben dadurch einen ganz anderen Stoffwechsel – das kann man an den Metaboliten deutlich erkennen. Ihr „Fingerabdruck“ sieht also ganz anders aus als der von gesundem Gewebe.

Diese Tatsache machten sich Eberlin und ihr Team bei der Entwicklung des MasSpec Pen zunutze. Der Stift, der an ein sogenanntes Massenspektrometer angeschlossen ist, wird auf ein verdächtiges Areal gehalten und gibt einen Tropfen Wasser ab. Dieser Tropfen nimmt Metaboliten aus den Zellen auf und wird dann von dem Stift wieder angesaugt und direkt an das Massenspektrometer weitergeleitet. Dieses gleicht den „Fingerabdruck“ des Gewebes mit einer großen Datenbank ab und innerhalb von zehn Sekunden erscheint auf einem Bildschirm das Wort „normal“ oder „Krebs“. Der Chirurg kann so genau sehen, welches Gewebe entfernt werden muss und welches erhalten bleiben kann.

 

Ab 2018 in den Operationssälen

Bisher wurde der Stift nur an zuvor entnommenem menschlichem Gewebe getestet, nicht im Operationssaal. Bei diesen Tests erwies sich der MasSpec Pen jedoch als äußerst genau (Trefferquote von über 96 Prozent). Bei Mäusen wendeten die Forscher ihre Erfindung bereits während der Operation an, also ohne das betroffene Gewebe vorher zu entnehmen – auch hier waren sie erfolgreich. Das Team plant, den MasSpec Pen bereits 2018 bei den ersten Krebsoperationen am Menschen einzusetzen.

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