Leuchtende Tumore – leichtes Ziel
Entwicklung eines neuen optischen Verfahrens für die Krebsdiagnostik.
Er kann Tumoren sichtbar machen: Der körpereigene Leuchtstoff Protoporphyrin IX (PpIX), ein Zwischenprodukt bei der Produktion von 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 und er verliert damit seine Fluoreszenz.
Abb.: Das Prinzip des neuen Tumorbildgebungsverfahrens beruht auf der Abschaltung des Enzyms FECH durch siRNA, was die Umwandlung von PpIX zu Hämoglobin verhindert. Die Fluoreszenz von PpIX, das sich in Tumorgewebe anreichert, ist dort messbar und lässt sich mit einem speziellen Anregungsverfahren für die Bildgebung nutzen. (Bild: PTB)
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 Innern von Zellen kann siRNA auf diese Weise FECH abschalten – und ist damit 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, 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 Medizinphysiker der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt 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.
Den Weg von siRNA durch den Körper und in die Zellen zu verfolgen war bisher schwierig und erforderte verschiedene zeitaufwändige und komplizierte Analyseverfahren. Über den Leuchtstoff PpIX und das Messverfahren der PTB ist dies nun erstmals auf einfache und schnelle Weise möglich.
PTB / OD
