Mit einem Ultrakurzpulslaser Krebszellen aufspüren

Wenn der Arzt auffällige Gewebeveränderungen feststellt, wie etwa einen Knoten in der Brust oder eine Verhärtung an der Prostata, dann stehen dem Patienten lange und harte Tage bevor. Denn bis zu einer Woche kann es dauern bis Klarheit darüber besteht, ob es sich um eine gutartige Wucherung oder einen bösartigen Tumor handelt.

Für eine sichere Diagnose entnimmt der Arzt üblicherweise eine Gewebeprobe mittels einer Biopsie und lässt sie dann in einem Speziallabor untersuchen. „Doch die Untersuchung dauert lang und ist teuer, denn dabei muss die DNA aufwändig extrahiert und analysiert werden“, erklärt Michael Zürch von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Der Physik-Doktorand forscht daher an einer Methode, die es erlaubt, Krebszellen mithilfe von Röntgenmikroskopie schnell und unkompliziert zu erkennen.

Für seine Arbeit ist er nun bei der internationalen Konferenz „SPIE Medical Imaging 2014“ in San Diego (USA) mit dem „Student Paper Award First Place“ ausgezeichnet worden. Der mit 400 US-Dollar dotierte Preis würdigt Zürchs Forschungen als besten Beitrag eines Doktoranden in der Teilkonferenz „Physics of Medical Imaging“. Die SPIE Medical Imaging ist eine der bedeutendsten multidisziplinären Fachtagungen für die Bereiche Medizin, Medizintechnik und Physik. In diesem Jahr haben über 1.000 Fachleute aus aller Welt an der Konferenz teilgenommen.

„Ich habe absolut nicht mit dem Preis gerechnet und freue mich nun umso mehr, dass meine Arbeit auf diese Weise gewürdigt wird“, sagt Michael Zürch, der kurz vor dem Abschluss seiner Dissertation steht. Prof. Dr. Christian Spielmann, Professor für Experimentalphysik/Quantenelektronik und Zürchs Doktorvater, betont: „Der Schwerpunkt der Konferenz liegt auf medizinischen Anwendungen. Dass Michael Zürch für seine Grundlagenforschungen dort nun einen Preis erhalten hat, ist umso bemerkenswerter.“

Michael Zürch verfolgt mit seinem Dissertationsprojekt einen interdisziplinären Ansatz. In Kooperation mit dem Universitätsklinikum Jena und Siemens Health Care hat er ein spezielles Röntgenmikroskop entwickelt, das die Strahlung eines Ultrakurzpulslasers verwendet. Der Laser erzeugt ein Streubild der Zellprobe – ähnlich wie ein Fingerabdruck. „Unter einem normalen Lichtmikroskop würden menschliche Krebszellen lediglich wie kleine runde Bälle aussehen“, erklärt Zürch. „Doch die kürzere Wellenlänge des Lasers ermöglicht eine deutlich höhere Auflösung, so dass wir auch einzelne Zelltypen erkennen können.“ Denn je nach Struktur der Zelle verändern sich die Muster in den Streubildern.

In einem Experiment mit Brustkrebszellen konnte Michael Zürch bereits die Praxistauglichkeit seines Verfahrens nachweisen: Dem 27-jährigen Nachwuchsforscher ist es gelungen, Krebszellen eindeutig von gesunden Zellen zu unterscheiden. „Das ist nach unserem Wissen die erste erfolgreiche Klassifizierung von Zelltypen aus dem Streubild einer einzelnen Zelle“, sagt Prof. Spielmann.

Noch handele es sich um reine Grundlagenforschung und es seien Experimente mit mehr Zellproben nötig, sagt Zürch. Doch die Methode habe großes Potential: „Die Streubildanalyse könnte zukünftig die aufwändige DNA-Analyse nach einer Biopsie ersetzen und ein Patient müsste dann nur noch wenige Stunden auf die Diagnose warten“, sagt der Jenaer Physiker. Das entlaste nicht nur Arzt und Patient, sondern beschleunige möglicherweise auch die Heilung.

Kontakt:
Prof. Dr. Christian Spielmann, Michael Zürch
Institut für Optik und Quantenelektronik der Universität Jena
Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947230, 947213
E-Mail: christian.spielmann[at]uni-jena.de, michael.zuerch[at]uni-jena.de

http://www.uni-jena.de