Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

PTB bringt Tumore zum Leuchten

10.07.2012
Wissenschaftler der PTB kooperieren mit der Charité und der Freien Universität Berlin bei der Entwicklung eines neuen optischen Verfahrens für die Krebsdiagnostik

Sie machen weiße Wäsche weißer: Leuchtstoffe. Es gibt sie in jedem Haushalt. Auch der Energiesparlampe verhelfen sie zu weißerem Licht. Dazu nehmen sie Strahlung auf und geben sie auf niedrigerem Energieniveau wieder ab. So wird zum Beispiel aus UV-Licht weißes Licht zur Beleuchtung unserer Wohnstube.


Fluoreszierende Tumorzellen eines menschlichen Brustkarzinoms, das einer Nacktmaus eingeimpft wurde. Abbildung: PTB


Prinzip des neuen Tumorbildgebungsverfahrens: Die siRNA schaltet des Enzym FECH ab und verhindert so die Umwandlung von PpIX zu Hämoglobin. Die Fluoreszenz von PpIX, das sich in Tumorgewebe anreichert, ist messbar und kann durch ein spezielles Anregungsverfahren für die Bildgebung genutzt werden. Infografik: PTB

Fluoreszenz heißt dieses Phänomen. Auch im menschlichen Körper gibt es fluoreszierende Substanzen. In einem Forschungsprojekt ist es jetzt gelungen, die Anreicherung eines solchen körpereigenen Leuchtstoffes in Krebszellen auszulösen und diese damit zum Leuchten zu bringen.

Ein in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) entwickeltes Messverfahren machte auf diese Weise Tumore in Nacktmäusen sichtbar. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden in der Fachzeitschrift „Nanomedicine“ veröffentlicht.

Er kann Tumore sichtbar machen: Der körpereigene Leuchtstoff Protoporphyrin IX (PpIX), ein Zwischenprodukt bei der Produktion des Blutfarbstoffs Hämoglobin. Für die Krebsdiagnostik ist PpIX besonders interessant, weil es sich in Tumorgewebe anreichert. Allerdings hat der Stoff im Körper nur eine kurze Lebenszeit. Viel zu schnell wandelt das Enzym Ferrochelatase (FECH) ihn in Hämoglobin um, so dass er seine Fluoreszenz verliert.

Die Lösung dieses Problems liegt in der Hemmung der FECH, und es gibt einen Mechanismus, der dies ermöglicht: kurze RNA-Doppelstränge (siRNA, short interfering RNA) sind in der Lage, selektiv das Ablesen von Genen zu unterbinden. Im Inneren von Zellen kann siRNA auf diese Weise FECH abschalten – Sand im Getriebe der Hämoglobin-Produktion. Die Frage ist nur: Wie gelangt siRNA in die Zelle?

Wissenschaftler der Charité und der Freien Universität Berlin haben nun „Nanofähren“ entwickelt (Folat-PEG kationische Lipoplexe sowie dendritische polyglyceroamine Nanopartikel), die den Transport von Wirkstoffen durch Zellmembranen ins Zellinnere ermöglichen. Mithilfe solcher neuartiger Trägersysteme konnten sie siRNA in Tumorzellen von Nacktmäusen einbringen.

Dass all dies auch wirklich funktioniert, wiesen die Messexperten der PTB nach. Dafür nutzten sie eine besondere Eigenschaft von PpIX: seine Abklingzeit von 16 Nanosekunden. Das ist die Zeit, die der Stoff nach der Anregung durch Bestrahlung leuchtet. Nur der Bruchteil eines Wimpernschlags, aber doch deutlich länger als die Abklingzeiten anderer Leuchtstoffe im Gewebe. Durch eine gepulste Anregung der Fluoreszenz und die Verwendung intensivierter Kameras ist eine Unterdrückung des Hintergrundes und die Messung der PpIX-Konzentration möglich. So wird der Tumor auf dem Computermonitor sichtbar.

Den Weg von siRNA durch den Körper und in die Zellen zu verfolgen war bisher schwierig und erforderte verschiedene zeitaufwendige und komplizierte Analyseverfahren. Über den Leuchtstoff PpIX und das Messverfahren der PTB ist dies nun erstmals auf einfache und schnelle Weise möglich.

Die Ergebnisse der Untersuchung wurden als Feature-Artikel in der Zeitschrift „Nanomedicine“ veröffentlicht. jk/ptb

Wissenschaftliche Veröffentlichung
K. Wan, B. Ebert, J. Voigt, Q. Wang, Y. Dai, R. Haag, W. Kemmner: In vivo tumor imaging using a novel RNAi-based detection mechanism, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 8 (2012), 4, 393-398.
Ansprechpartner
• Dr. Bernd Ebert, PTB-Arbeitsgruppe 8.31 Gewebeoptik und molekulare Bildgebung, Tel. (030) 3481-7384, E-Mail: bernd.ebert@ptb.de

• Dr. Wolfgang Kemmner, Research Group Surgical Oncology, Experimental Clinical Research Center at the Max-Delbrueck-Center for Molecular Medicine, Tel. (030) 9406-2506, E-mail: wkemmner@mdc-berlin.de

Imke Frischmuth | PTB
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Sind Epilepsie-Patienten wetterfühlig?
23.05.2017 | Universitätsklinikum Jena

nachricht Dual-Layer Spektral-CT: Bessere Therapieplanung beim Bauchspeicheldrüsenkrebs
18.05.2017 | Deutsche Röntgengesellschaft e.V.

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften