Krebszellen sichtbar machen

Wäre es nicht schön, wenn man irgendwann Tumore und ihre Metastasen genauso einfach detektieren könnte wie Knochenbrüche im Röntgenbild? Ein Team von Wissenschaftlern um S. Bhatia vom MIT in Boston (USA) arbeitet bereits daran. Sie haben einen Weg gefunden, die Anwesenheit einer tumorspezifischen Protease mithilfe von Fe3O4 -Nanopartikeln und der Kernspin-Resonanz-Tomographie (MRI -Magnetic Resonance Imaging) sichtbar zu machen.

Organisches Gewebe besteht zum großen Teil aus Wasser und Fett, Substanzen die viele Wasserstoffatome enthalten. Deren Kerne (Protonen) besitzen einen Eigendrehimpuls und damit auch ein magnetisches Moment. Im magnetischen Feld richten sie sich aus und rotieren mit einer bestimmten Frequenz, die proportional zur Stärke des äußeren Feldes ist. Werden nun elektromagnetische Wellen mit der gleichen Frequenz eingestrahlt (Resonanz), so stört dies die Ausrichtung der Protonen zum äußeren Magnetfeld. Nach Abschalten des Störfeldes kehren die Protonen wieder in ihre Ausgangslage zurück und senden dabei elektromagnetische Wellen aus. Diese können mit einem Detektor aufgefangen werden und geben Auskunft über die Protonendichte und die chemische Umgebung der untersuchten Region. Mit den gewonnen Daten lässt sich ein dreidimensionales Bild berechnen, das die unterschiedlichen Körpergewebe darstellt.

Wie kann man damit entartete Zellen in möglichst guter Auflösung und mit hoher Sicherheit detektieren? Die Bostoner Wissenschaftler nutzten dafür Fe3O4-Nanopartikel, deren magnetische Eigenschaften sich ändern, wenn sie sich zu größeren Komplexen zusammenlagern.

Als „Klebstoff“ für die Fe3O4 -Partikel dienten zwei Biomoleküle, die mit hoher Affinität aneinander binden: Biotin und Neutravidin. Eine Hälfte der Nanopartikel war mit Biotin beschichtet, die andere mit Neutravidin. An diese Biomoleküle waren lange Ketten aus Polyethylen (PEG) gekoppelt, die verhinderten, dass die Teilchen miteinander in Verbindung kommen. Den Anker für die PEG-Ketten bildete ein Peptid, das eine Spaltstelle für ein tumorspezifisches Enzym, die Matrix-Metalloproteinase-2 (MMP-2) besaß.

MMP-2 befindet sich hauptsächlich in der direkten Umgebung von wachsenden Tumorzellen, das heißt, nur dort werden die PEG-Ketten von den Fe3O4-Nanopartikeln abgespalten, der Biotin-Neutravidin-Klebstoff kann seine Wirkung entfalten, die Fe3 O4-Teilchen aggregieren und der Tumor wird im MRI-Bild sichtbar.

Autor: Sangeeta N. Bhatia, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge (USA), http://lmrt.mit.edu/personnel/sangeeta.asp
Angewandte Chemie: Presseinfo 18/2006
Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Media Contact

Dr. Renate Hoer idw

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Live-Webinar 10.12.: Fraunhofer IPA vs. Corona

Aktuelle Anwendungsfälle aus der angewandten Forschung Die Corona-Pandemie stellt die Gesellschaft vor große Herausforderungen, denn es gilt, die Bevölkerung und den Wohlstand optimal zu schützen. Expertinnen und Experten von Fraunhofer…

Und der Haifisch, der hat Zähne

Besonderheit im Zahnschmelz von Haifischzähnen entdeckt Haifischzähne müssen während ihrer kurzen Verweildauer auf den Punkt funktionieren: Der Port-Jackson-Stierkopfhai ernährt sich von harten Beutetieren wie Seeigeln und Muscheln. Seine Zähne müssen…

Quantenphotonik für abhörsichere Kanäle und extrem genaue Sensoren

Yes, we quant! Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IZM wollen die Quantenphysik aus den Lehrbüchern in die Realität bringen. Mit Hilfe von optischen Glas-integrierten Wellenleitern entwickeln sie eine universelle Plattform,…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close