Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Methode zur besseren Erkennung von Tumoren: Meilenstein in der Krebsdiagnostik

18.11.2015

Krebszellen im Körper finden und zugleich erkennen, ob sie gefährlich sind – diesem Traum sind Forscher der Jacobs University in Bremen und des Leibniz-Instituts für molekulare Pharmakologie in Berlin nun einen großen Schritt näher gekommen. Sie haben eine Methode entwickelt, um mit hoher Empfindlichkeit Substanzen abzubilden, die bösartige Tumore anzeigen.

Die Magnetresonanztomographie, kurz MRT, gehört heutzutage zum medizinischen Alltag. Mit Hilfe von Magnetfeldern liefert sie Bilder vom Inneren des menschlichen Körpers. Diese können beispielsweise helfen, krankhafte Veränderungen der Organe oder Tumore zu erkennen.


Meilenstein in der Krebsdiagnostik: Forscher der Jacobs University entwickelt Methode zur besseren Erkennung von Tumoren

Jacobs University

Dass es bei der Visualisierung ganz entscheidend auf die Wechselwirkung mit den Kontrastmitteln ankommt, hat jetzt erneut eine Forschergruppe bestätigt, an der auch Dr. Andreas Hennig von der Jacobs University in Bremen beteiligt war. Sie entdeckte ein Molekül, das den Kontrast der Aufnahmen im Vergleich zu bisherigen Mitteln etwa 100-fach verbessert. Der Name des Super-Kandidaten: Cucurbituril.

Die Magnetresonanztomographie basiert auf einer Wechselwirkung aus Magnetfeldern und Radiowellen mit Wasserstoffatomen. Neben dem Wasserstoff kann bei dem Verfahren auch das Edelgas Xenon genutzt werden, um Bilder von unserem Innenleben zu erzeugen. Mit speziell vorbereitetem Xenon können Signale des harmlosen Edelgases, das vom Patienten eingeatmet wird, im MRT deutlich empfindlicher nachgewiesen werden als die des Wasserstoffs.

Bei der jetzt von den Wissenschaftlern entwickelten Methode funktionieren die ringförmigen Cucurbiturile wie eine Schleuse. Die Xenon-Atome werden durch den Ring geschleust und quasi markiert. Das im MRT ausgesandte Signal kann dann Areale mit und ohne Cucurbiturile klar unterscheiden. Solche „Schleuser-Moleküle” kannte man schon früher. Aber das Cucurbituril kann sehr viel mehr Xenon in der selben Zeit markieren und die Messung dadurch deutlich genauer machen.

In ihrer jüngsten Untersuchung treiben Hennig und seine Berliner Kollegen vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Berlin (FMP) den Schleusen-Trick nun noch einen Schritt weiter. Sie haben herausgefunden, wie man das Schleusentor des Cucurbiturils gezielt öffnen und schließen kann.

Als Schlüssel dient ein Enzym namens Lysin-Decarboxylase. Dieses Enzym erzeugt einen Stoff, der den Hohlraum des Cucurbituril-Rings besetzt. In seiner Gegenwart schließt das Cucurbituril also seine Schleusen. In der Folge kann weniger Xenon markiert werden, entsprechend verändert sich das vom MRT gemessene Signal.

Was das ganze nun mit Krebs zu tun hat? Die Lysin-Decarboxylase ist mehr als nur der Schlüssel zum Cucurbituril. Das Enzym spielt auch eine entscheidende Rolle beim Wachstum von Tumoren und kann zeigen, ob ein Tumor bösartig ist. Im Umkehrschluss können Hennig und seine Kollegen also aus blockierten Schleusen – die anzeigen, dass Lysin-Decarboxylase vorhanden ist – auf die Bösartigkeit eines Tumors schließen.

„Diese Schleusen schalten zu können, ist ein Riesenschritt auf dem Weg zu einer effizienten Früherkennung von Krebs. Besonders bemerkenswert ist, wie effizient wir sie öffnen und schließen konnten“, erklärt Hennig. „Das unterstreicht das große Potenzial unserer Methode für die Medizin.

Die Xenon-MRT, idealerweise mit einer Vielzahl von Kontrastmitteln, die verschiedene Zelltypen markieren, könnte schon kleine Tumorherde deutlich zeigen und individuelle Diagnosen ganz ohne Biopsien erlauben. Die Methode hat zudem den großen Vorteil, dass es im Gegensatz zu klassischen, radioaktiven Kontrastmitteln keine nennenswerte Strahlenbelastung für den Patienten gibt.”

Ganz so weit ist es allerdings noch nicht. Weiterführende Studien sind nötig, um die Methode aus dem Reagenzglas zum Patienten zu bringen. Zunächst wollen Hennig und sein Kollege Dr. Leif Schröder vom FMP die Empfindlichkeit der Messung in Zellkulturen verbessern. Außerdem gilt es, den Enzymschlüssel noch präziser zu bedienen und nach weiteren Schlüsselmolekülen suchen.

„Unsere ersten Experimente mit Cucurbituril waren ein ziemlicher Schuss ins Blaue. Die entstandene Methode ist viel sensitiver, als wir jemals erhofft hätten. Das war auch für uns eine Riesenüberraschung”, erzählt Hennig. „Es ist ein Meilenstein für die Krebsdiagnostik, den wir nun gezielt weiterentwickeln werden.”

Originalveröffentlichungen:
Matthias Schnurr, Jagoda Sloniec-Myszk, Jörg Döpfert, Leif Schröder und Andreas Hennig: Supramolekulare Assays zur Lokalisation von Enzymaktivität durch Verdrängungs-induzierte Änderungen in der Magnetisierungstransfer-NMR-Spektroskopie mit hyperpolarisiertem 129Xe. Angewandte Chemie, in press (2015).

Deutsche Ausgabe: DOI: 10.1002/ange.201507002
Internationale Ausgabe: DOI: 10.1002/anie.20150700

Identification, classification, and signal amplification capabilities of high-turnover gas binding hosts in ultra-sensitive NMR. Chemical Science, 2015, 6, 6069 – 6075.
DOI: 10.1039/C5SC01400J

Fragen beantwortet:
Dr. Andreas Hennig | Department of Life Sciences and Chemistry
a.hennig@jacobs-university.de | Tel.: +49 421 200-3625

Kristina Logemann | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.jacobs-university.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt
18.06.2018 | Universität Bern

nachricht Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen
18.06.2018 | Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Im Fußballfieber: Rittal Cup verspricht Spannung und Spaß

18.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics