Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Krebszellen erkennen bevor sie Metastasen ausbilden

30.10.2015

Viele Tumore streuen: Dabei wandern einzelne Krebszellen eine Zeitlang mit dem Blutstrom durch den Körper, bevor sie sich in neuem Gewebe einnisten. So können Metastasen entstehen, selbst nachdem der Haupttumor erfolgreich bekämpft wurde.

Krebszellen frühzeitig im Blut nachzuweisen, ist schwierig: Auf eine kranke kommen etwa eine Milliarde gesunde Zellen. Forscher des KIT und des münsterschen Zentrums für Nanotechnologie (CeNTech) haben nun in Kooperation mit dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) ein klinisches Verfahren entwickelt, mit dem sie einzelne Krebszellen in Blutproben sicher nachweisen und isolieren können.


Auf der Mikroarray-Plattform (rot) bleiben die Zielzellen (grün) haften

(Bild: Michael Hirtz / KIT)

„Die Erkennung von Krebszellen im Blut ist in frühen Stadien einer Erkrankung deshalb so schwer, weil die Krebszellen in extrem geringen Konzentrationen vorkommen", erklärt Harald Fuchs, Abteilungsleiter am Institut für Nanotechnologie (INT) des KIT mit Lehrstuhl am Physikalischen Institut der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und wissenschaftlicher Leiter des Centers for NanoTechnology (CeNTech) in Münster. "Wir suchen die Nadeln im Heuhaufen."

Der Nutzen: Die Anzahl der herausgefilterten Tumorzellen gibt Aufschluss über den Therapieerfolg und den zukünftigen Krankheitsverlauf; von einer genetischen Analyse der Zellen lassen sich maßgeschneiderte Therapien für die jeweilige Krebsart ableiten.

„Mit unserer Methode erzielen wir eine sehr hohe Trefferquote: Über 85 Prozent der ausgefilterten Zellen sind tatsächlich Krebszellen“, so Michael Hirtz, dessen Nachwuchsgruppe am INT entscheidend an der Entwicklung beteiligt ist.

„Zudem können wir die verdächtigen Zellen unbeschadet entnehmen und näher untersuchen.“ Die medizinischen Tests mit Patientenblut führten Forscher um Klaus Pantel am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf durch. Darüber hinaus ist das Verfahren auf alle Anwendungsfälle übertragbar, in denen es darum geht, selten in Blut oder anderen Körperflüssigkeiten zirkulierende Zellen zu isolieren.

Das Herzstück der neuen Methodik bildet eine Mikroarray-Plattform: Hierfür tragen die Forscher mit einem Kunststoffstempel aus der "Polymer Pen Lithografie" mikroskopisch kleine Oberflächenstrukturen auf, an denen die Zielzellen haften bleiben. Die zu untersuchende Blutprobe leiten sie in einen flachen Mikrokanal, der über die Plattform hinwegfließt.

Damit dabei möglichst viele Zielzellen mit dem Array in Kontakt kommen, wirbelt eine fischgrätenartige Struktur an der Kanaldecke die vorbeiströmende Flüssigkeit ständig durch. „Während die Tumorzellen an den präparierten Stellen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip andocken, werden die übrigen Zellen einfach weggespült“, erklärt Hirtz das Prinzip.

Um die Arrays, also die Schlösser, nicht für jede Anwendung austauschen zu müssen, geben die Wissenschaftler allen Zielzellen einen Generalschlüssel mit: das Vitamin Biotin. Dieses wird vorab über spezifische Antikörper, an die Oberfläche der Zielzellen gekoppelt.

"Zwar ist unser Konzept noch in der Entwicklung und daher nicht voll optimiert. Dennoch ist es zum Teil jetzt schon nachweisempfindlicher als die bekannten Standardmethoden. Darüber hinaus erleichtert es die medizinische Feindiagnose der Zellen", unterstreicht Harald Fuchs. Die Forscher arbeiten nun an einen in der Klinik einsetzbaren Prototypen des Testverfahrens. Dabei unterstützt sie der Europäische Forschungsrat im Förderprogramms "Proof of Concept".

Originalpublikation:
Brinkmann F. et al. (2015): A Versatile Microarray Platform for Capturing Rare Cells. Scientific Reports 5, Article number: 15342 (2015); doi:10.1038/srep15342
http://www.nature.com/articles/srep15342

Weiterer Kontakt:
Nils Ehrenberg, Presse, Pressereferent, Tel.: +49 721 608-48122, Fax: +49 721 608-45681, E-Mail: nils.ehrenberg@kit.edu

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) vereint als selbständige Körperschaft des öffentlichen Rechts die Aufgaben einer Universität des Landes Baden-Württemberg und eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft. Seine drei Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation verbindet das KIT zu einer Mission. Mit rund 9 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 24 500 Studierenden ist das KIT eine der großen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: http://www.kit.edu

Weitere Informationen:

http://www.nature.com/articles/srep15342

Monika Landgraf | Karlsruher Institut für Technologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neuer Ansatz gegen Gastritis
10.08.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Wenn Schimmelpilze das Auge zerstören
10.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie