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Leuchtende Zwerge

Medizintechnik. – Leuchtende Nanopartikel sollen bald Krebsgeschwüre aufspüren und markieren, daran arbeitet ein bundesweites Forschungskonsortium. Die Partikel fangen erst zu leuchten an, wenn man sie mit Infrarotlicht bestrahlt, und dann kann der Arzt entweder mit bloßem Auge oder mit Spezialkameras erkennen, wo der Tumor sitzt.

Von Frank Grotelüschen | 20.11.2007

    Das Chemielabor 1 des Zentrums für Angewandte Nanotechnologie in Hamburg. Der Chemiker Volker Bachmann steht vor einer Apparatur aus lauter Röhren, Glaskolben und Rührgeräten. Eine Küche für Nanoteilchen. Bachmann:

    "Man nehme etwa drei Zutaten, wiege die in entsprechenden Mengen zueinander ein. Dann rührt man das Ganze, erwärmt es ordentlich. Hinterher muss man es wieder abkühlen und kriegt dann einen Rückstand. Und der leuchtet."

    Der Rückstand, den Bachmann da zusammenkocht, besteht aus extrem feinen Teilchen. Sie messen gerade mal ein paar Millionstel Millimeter und bestehen aus Stoffen wie Natrium und Fluor, versetzt mit einer Prise aus Elementen, die die Fachleute als "seltene Erden" bezeichnen. Und wie bringt man die Zwerge zum Leuchten? Bachmann:

    "Indem man einen Infrarot-Laser draufscheint. Damit sieht man dann ein grünes Leuchten. Die Elemente der Seltenen Erden machen aus diesem Infrarotlicht grünes Licht."

    "Und das ist eine ganz besondere Eigenschaft von diesen speziellen Partikeln, die wir hier für dieses Projekt entwickeln, dass sie infrarotes in sichtbares Licht umwandeln können","

    sagt Horst Weller, wissenschaftlicher Geschäftsführer des CAN, des Zentrums für Angewandte Nanotechnologie,

    ""das ist eigentlich ein sehr ungewöhnlicher Prozess, den nur sehr wenige Substanzen machen können."

    An diese leuchtenden Zwerge möchten Weller und seine Leute Eiweiß-Schnipsel heften – und zwar Schnipsel, die Krebszellen aufspüren und an ihnen andocken können. Leuchtet man dann mit dem Infrarot-Laser auf diese Zellen, verraten sie sich durch ein auffälliges grünes Leuchten. Das Prinzip jedenfalls funktioniert – zwar noch nicht mit Krebszellen, aber mit gesunden Zellen. Horst Weller ist in den Laborkeller gegangen. Hier steht ein Spezialmikroskop. Ein Bildschirm zeigt an, was das Mikroskop gerade aufnimmt. Weller:

    "Wir sehen hier einzelne Zellen. Die erscheinen uns hier unter dem Mikroskop so ähnlich wie ein Sternenhimmel. Es sind einzelne Punkte zu sehen. Das sind die Nanopartikel, wie sie auf die Zelloberfläche draufgehen, sich dort anlagern und leuchten."

    Luna, so heißt das Projekt, an dem außer dem CAN auch mehrere Universitäten und die Industriekonzerne Bayer und Philips beteiligt sind. Das Ziel von Luna: eine bessere Krebsdiagnose. Weller:

    "Das Nützliche daran ist, dass man schon in einem sehr frühen Stadium sich verändernde Zellen erkennen kann und damit Krebszellen sehr frühzeitig erkennen kann. Die einfachste Anwendung ist sicherlich eine Gewebe-Erkennung. Wenn man eine Biopsie genommen hat, dass man nachweisen kann, ob Zellen krankhaft verändert sind oder nicht."

    Die Nanoteilchen würden in die Blutbahn injiziert oder könnten sogar einfach geschluckt werden – so die Idee. Die Infrarotstrahlung, mit der die Forscher die Nanoteilchen dann zu Leuchten bringen wollen, dringt bis zu zwei Zentimeter tief ins Gewebe ein. Deshalb erscheint ihr Einsatz vor allem bei oberflächennahen Tumoren wie Hautkrebs sinnvoll, aber auch bei Tumoren in Magen und Darm. Dort nämlich könnte der Arzt mit einem Endoskop nachschauen, ob etwas verräterisch leuchtet. Nur: Bevor die nützlichen Nanoteilchen zum Einsatz kommen, sind noch offene Fragen zu klären. Zum Beispiel: Werden die Erkennungsproteine die Tumoren tatsächlich so zuverlässig aufspüren wie geplant? Und, so Weller:

    "Was man auch noch untersuchen muss: Wenn Sie irgendwas in den Körper injizieren, kommen zunächst mal die Makrophagen, die Fresszellen, und fressen alles auf. Man muss also an dem körpereigenen Immunsystem vorbeigehen und trotzdem die Funktionalität aufrecht erhalten."

    Weller und seine Leute haben vor, den Nanoteilchen eine chemische Tarnkappe zu verpassen – eine Hülle aus Substanzen, auf die das Immunsystem kaum anspricht. Weller:

    "Man ist heute soweit, dass man einzelne Elemente beherrscht. Und das müssen wir alles zusammenfügen. Dabei werden wir viele positive, aber auch negative Erfahrungen machen. Das ist eine klare Sache."

    Und so dürften noch rund zehn Jahre vergehen, bis klar ist, ob die leuchtende Zwerge ihre Mission im klinischen Alltag erfüllen können: Krebs im ersten Stadium zu erkennen und dadurch die Heilungschancen drastisch zu erhöhen.