Krebsdiagnose leicht gemacht: Forscher haben einen Test entwickelt, der Tumorerkrankungen unkompliziert und schnell erkennen kann. Ihr Verfahren registriert charakteristische Unterschiede im Genom von Tumor- und gesunden Zellen – und macht diese innerhalb von zehn Minuten sichtbar. Patienten müssen dafür lediglich einige Tropfen Blut oder eine andere Gewebeprobe abgeben, wie das Team im Fachmagazin „Nature Communications“ berichtet.
Viele Krebsarten sind heute heilbar – wenn sie rechtzeitig erkannt werden. Für die Früherkennung setzen Mediziner bisher auf regelmäßige Kontrolluntersuchungen und Verfahren wie die Mammographie oder Darmspiegelung. Das Problem dabei: Viele dieser Vorsorgeuntersuchungen sind aufwändig, unangenehm für den Patienten und mitunter selbst mit Risiken behaftet.
Wie praktisch wäre es dagegen, jeder beliebigen Krebserkrankung mit einem einfachen und schnellen Bluttest auf die Schliche kommen zu können? Der Umsetzung dieser bereits vielfach diskutierten Idee scheinen Wissenschaftler um Abu Ali Ibn Sina von der University of Queensland in Brisbane nun tatsächlich einen Schritt näher gekommen zu sein.
Charakteristische Signatur gesucht
Für seine Studie hatte das Forscherteam nach Möglichkeiten gesucht, gesunde Zellen zuverlässig von Tumorzellen unterscheiden zu können. „Es wird seit Jahren nach einer DNA-Signatur gefahndet, die nur für Krebszellen charakteristisch ist“, berichtet Mitautorin Laura Carrascosa. Auf der Suche nach einem solchen genetischen Fingerabdruck widmeten sie und ihre Kollegen sich einem bestimmten epigenetischen Merkmal der Zellen: der sogenannten Methylierung.
Dabei handelt es sich um Anlagerungen von Methylgruppen an die DNA. Diese Modifikationen des Erbguts kommen in allen reifen menschlichen Zellen vor und können beeinflussen, wie Gene abgelesen werden. Würden die epigenetischen Veränderungen bei gesunden Zellen anders aussehen als bei Tumorzellen?
Krebs-DNA „liebt“ Gold
Offenbar ja: Wie die Wissenschaftler berichten, unterscheiden sich sowohl das Muster als auch das Ausmaß der Methylierung zwischen den beiden Zelltypen deutlich. So sind die Methylgruppen im Genom gesunder Zellen weitgehend gleichmäßig verteilt. Im Erbgut von Krebszellen dagegen finden sich an den meisten Stellen so gut wie keine dieser Anlagerungen. An einigen wenigen Positionen ist die DNA dafür mit umso mehr Methylgruppen versehen. Dort finden sich den Analysen zufolge regelrechte Cluster dieser Gruppen.
Diese Unterschiede beeinflussen auch die physikalischen und chemischen Eigenschaften der DNA. So stellte das Team fest, dass die Methylgruppen-Cluster dazu führen, dass sich DNA-Fragmente aus Krebszellen in spezielle dreidimensionale Nanostrukturen falten, wenn sie in Lösung gegeben werden. Durch diese besondere Struktur verbinden sich die DNA-Schnipsel unter anderem sehr leicht mit Gold.
Gewissheit in zehn Minuten
Diese Erkenntnisse machten sich Sina und seine Kollegen zunutze: Sie entwickelten ein Testverfahren, für das es im Wesentlichen eine DNA-Probe und Nanopartikel aus Gold braucht. Werden diese Bestandteile zusammengebracht, findet ein Farbwechsel statt, wenn Krebs-DNA anwesend ist. Bei gesunder DNA passiert dagegen nichts, weil sich diese nicht so stark an die Goldpartikel bindet. „All dies findet in einem einzigen Tropfen Flüssigkeit statt und ist mit bloßem Auge zu erkennen“, sagt Mitautor Matt Trau.
Wie das Team berichtet, dauert der Test nur zehn Minuten. Die nötige DNA kann entweder aus Blut oder anderen Gewebeproben gewonnen werden. Doch wie zuverlässig ist das Ergebnis? Erste Untersuchungen mit DNA-Proben von Krebspatienten und gesunden Vergleichspersonen lieferten vielversprechende Resultate. Dabei lag die Treffsicherheit für manche Krebsarten bei rund 90 Prozent.
Ein universeller Marker?
Grundsätzlich lässt sich der Test auf viele unterschiedliche Tumorerkrankungen anwenden, wie die Forscher betonen. So fanden sie die typischen Methylierungsmerkmale unter anderem bei Brustkrebs, Prostata- und Dickdarmkrebs sowie bei sogenannten Lymphomen. „Noch können wir zwar nicht mit Sicherheit sagen, ob unser Verfahren der Heilige Gral für die Diagnose aller Krebsformen ist. Bislang sieht es aber so aus, als hätten wir hier einen universellen Biomarker gefunden, der für einen kostengünstigen Früherkennungstest genutzt werden könnte“, schließt Trau.
In Zukunft wollen er und seine Kollegen das Potenzial ihrer Methode genauer unter die Lupe nehmen und sie außerdem weiter verfeinern. Denn bisher registriert der Test zwar die Anwesenheit von Krebszellen, er kann aber keine Aussagen über deren Typ oder das Stadium der Erkrankung machen. Die Hoffnung der Forscher ist, dass auch solche Informationen eines Tages mithilfe eines einfachen Tests abrufbar sind. Doch das ist noch Zukunftsmusik. (Nature Communications, 2018; doi: 10.1038/s41467-018-07214-w)
Quelle: Nature Press/ University of Queensland
