Neue Technik ermöglicht bei Melanom-Patienten Nachweis zirkulierender Tumorzellen in vivo

  • Science Translational Medicine

  • von Michael Simm
  • Studien – kurz & knapp
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Kernbotschaft

Wissenschaftler haben eine Laser-basierte Technik entwickelt, mit der sich Melanomzellen im Blut von Patienten nichtinvasiv binnen 10 Sekunden nachweisen lassen. Die sogenannte Cytophone-Plattform soll 1000 Mal genauer als aktuelle Tests sein und zudem die Krebszellen durch die Haut zerstören können.

Hintergrund

Die meisten Todesfälle bei metastasierenden Krebserkrankungen gehen auf zirkulierende Tumorzellen (CTC) zurück. Zwar gibt es bereits Testsysteme für diese Zellen, sie haben aber eine so geringe Empfindlichkeit, dass ihr Nutzen für die Diagnose fraglich ist.

Design

Ein Team aus Forschern der Universität Arkansas, der russischen Saratow-Universität und der Universitätsklinik Frankfurt hat auf Basis der Durchflusszytometrie ein System konstruiert, das den Nachweis von Melanin-haltigen CTC durch Laser mit hoher Pulsrate und Transduktoren für fokussierten Ultraschall ermöglicht, ohne dass dafür eine Markierung der Zellen nötig wäre. Das System wurde bei 11 gesunden Freiwilligen getestet und bei 28 Patienten, die an schwarzem Hautkrebs erkrankt waren.

Ergebnisse

  • Transkutane Laserimpulse, die durch die intakte Haut in ein Blutgefäß gelenkt werden, erzeugen an den CTC Schallwellen, die in der Nähe von winzigsten Ansammlungen von Melanin (Nanocluster) durch Bläschen im Nanobereich verstärkt werden.
  • Algorithmen zur schnellen Signalverarbeitung erlauben es, diese Schallwellen trotz Pigmenten in der Haut und auch bei Bewegung nachzuweisen.
  • Bei 19 gesunden Freiwilligen wurden innerhalb eines vordefinierten Bereiches keine CTC-assoziierten Signale gemessen.
  • Bei 27 von 28 hellhäutigen Melanom-Patienten gelang der Nachweis von Signalen, die auf einzelne, zusammenhängende oder rollende CTC hindeuteten.
  • Die Nachweisgrenze erreichte ein Optimum von 1 CTC / Liter Blut, was ungefähr 1000 Mal besser ist als bei existenten Assays.
  • In einem Zeitrahmen von 20 Sekunden konnte das System CTC bis in den Bereich von 1 Zelle / ml nachweisen; außerdem gelang damit auch der Nachweis von Blutgerinnseln.
  • Die in-vivo-Resultate wurden mit 6 verschiedenen Ex-vivo-Verfahren verifiziert.
  • Mit dem Laser des Systems gelang es zudem, einzelne CTC zu zerstören und deren Konzentration im Blut um das 10-15-fache zu senken.

Klinische Bedeutung

Die hier vorgelegten Daten belegen das Potenzial der photoakustischen in-vivo Durchflusszytometrie zum nicht-invasiven Nachweis der CTC von Melanom-Patienten bei einer offenbar deutlich erhöhten Sensitivität gegenüber anderen Verfahren. Sollten sich diese Ergebnisse in weiteren Studien erhärten, so hätte dies womöglich weitreichende Implikationen für die Verlaufsdiagnose des Melanoms. Dass es den Forschern überdies gelungen ist, melanin-haltige CTC mit Laser-induzierten Nanobläschen zu zerstören, könnte zudem die Basis für eine neuartige Therapie bilden, was auf eine baldige Verifizierung in einer klinischen Studie hoffen lässt.

Finanzierung: Research Foundation, National Institutes of Health, National Science Foundation.