„Stift“ erkennt Krebs in Sekundenschnelle

Gut- oder bösartig? Operieren Chirurgen einen Tumor, ist diese Unterscheidung von großer Bedeutung. Forscher haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem Ärzte künftig schon während der Operation Krebsgewebe erkennen können. Ihre stiftförmige Sonde analysiert Gewebe mithilfe der Massenspektroskopie innerhalb von nur zehn Sekunden. Dabei ist sie sehr genau und außerdem sanft zum Patienten.

Eine Operation ist für viele Patienten mit Krebs das wichtigste Behandlungsverfahren. Ziel ist es dabei, den Tumor so vollständig wie möglich zu entfernen. Auf diese Weise soll vermieden werden, dass sich der Krebs weiter ausbreitet und möglicherweise Metastasen bildet. Je weniger Tumorzellen nach der Operation übrigbleiben, desto besser kann der restliche Krebs anschließend mit Methoden wie der Chemotherapie ausgemerzt werden – und desto besser stehen die Chancen auf Heilung.

„Das Erste, was Krebspatienten oft nach der OP sagen, ist: Ich hoffe, der Chirurg hat den ganzen Krebs herausbekommen“, sagt Livia Schiavinato Eberlin von der University of Texas in Austin. Doch das ist gar nicht so einfach. Bisher nutzen Mediziner den sogenannten Schnellschnitt, um während der Operation zwischen Krebs- und gesundem Gewebe zu unterscheiden. Dabei wird bereits entferntes Gewebe als Gefrierschnitt ins Labor gebracht und dort von einem Pathologen untersucht. Anhand seines Urteils arbeitet der Chirurg entweder weiter oder beendet die Operation.

Langwierig und ungenau

Das Problem: Die Analyse einer einzigen Probe kann 30 Minuten oder mehr dauern und die Operation dadurch in die Länge ziehen – das bedeutet auch ein höheres Risiko für den Patienten auf dem OP-Tisch. Hinzu kommt, dass die Methode alles andere als präzise ist und bei bestimmten Krebsarten in zehn bis zwanzig Prozent der Fälle unzuverlässige Ergebnisse liefert.

Eine neue Technologie könnte die Differenzierung zwischen „bösem“ und „gutem“ Gewebe nun deutlich schneller und besser machen: Eberlin und ihre Kollegen haben zu diesem Zweck eine kleine, stiftförmige Sonde entwickelt, mit deren Hilfe Gewebe punktgenau und an Ort und Stelle analysiert werden kann.

Charakteristischer Fingerabdruck

Das Prinzip: Das Gerät entlässt einen winzigen Tropfen Wasser auf die zu untersuchende Stelle, in den dann Moleküle aus dem Gewebe einwandern. Anschließend zieht das Gerät das Wasser wieder ein und leitet es über einen Schlauch an ein Massenspektrometer. Hier kann dann ein molekularer Fingerabdruck der eingezogenen Moleküle erstellt werden. Eine Software entscheidet anhand dieses Profils, ob es sich um Krebs handelt oder nicht.

Damit das auch klappt, haben die Forscher ihr Programm mit 253 Proben von Lungen-, Eierstock-, Brust- und Schilddrüsenkrebs sowie gesundem Gewebe trainiert. Auf diese Weise erstellten sie ein differenziertes molekulares Profil, das charakteristisch für Krebszellen ist. „Krebszellen und normale Zellen unterscheiden sich deutlich in ihrem Stoffwechsel“, erklärt Eberlin. „Jeder Krebs produziert deshalb ein einzigartiges Set von Abbauprodukten und anderen Biomarkern, die als Fingerabdruck fungieren können.“

In nur zehn Sekunden

Der gesamte Prozess dauert nur rund zehn Sekunden und liefert präzise Ergebnisse: In Tests mit menschlichem Gewebe kam der „Krebsstift“ auf eine Trefferquote von 96 Prozent. Dabei gelang es ihm auch die Randgebiete von Tumoren, in denen Krebs- und gesunde Zellen dicht beieinander liegen, gut abzugrenzen.

Das ist nicht nur wichtig, damit Chirurgen wirklich jede Krebszelle erwischen. Eine präzise Abgrenzung hilft auch dabei, möglichst viel gesundes Gewebe zu erhalten. Denn bisher entnehmen die Mediziner sicherheitshalber oft lieber etwas mehr Gewebe. Das kann je nach Krebsart aber dazu führen, dass zum Beispiel wichtige Nervenbahnen zerstört werden, der Patient die Fähigkeit verliert zu sprechen oder ästhetische Makel bleiben.

Schon bald im Einsatz?

Wie die Forscher betonen, ist ihr neues Verfahren besonders sanft, da es ausschließlich mit Wasser arbeitet und die Stiftspitze aus einem gesundheitlich unbedenklichen Polymer auf Siliziumbasis (Polydimethylsiloxan) besteht. „Wir haben bei der Konzeption darauf geachtet, dass das untersuchte Gewebe während der Prozedur keinen Schaden nimmt und intakt bleibt“, sagt Eberlins Kollege Jialing Zhang.

Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Entwicklung vielleicht schon im kommenden Jahr bei onkologischen Operationen eingesetzt werden kann. Bis dahin wollen sie Stift und Software weitere Proben – auch von anderen Krebsarten – analysieren lassen, damit das Verfahren noch akkurater wird. (Science Translational Medicine, 2017; doi: 10.1126/scitranslmed.aan3968)

(University of Texas at Austin, 07.09.2017 – DAL)