Physiker der Universität Leipzig haben eine für Krebsdiagnose und Stammzellbiologie richtungweisende Entdeckung gemacht: Mithilfe einer durch Laser ausgelösten Verformung von Zellen lassen sich im Körper Krebszellen und Stammzellen identifizieren. Die neue Technik könnte beispielsweise bei der Diagnose von bestimmten Krebsarten eingesetzt werden.
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Die Wissenschaftler um Jochen Guck entwickelten dazu einen so genannten oder „optischen Strecker“. Der Strecker nutzt zwei gegenläufige Laserstrahlen, um Kräfte auf einzelne biologische Zellen auszuüben. Diese Kräfte führen zu einer Verformung der Zelle.
Je weicher oder flüssiger eine Zelle ist, desto mehr kann sie verformt werden. Dabei hat sich gezeigt, dass das Verformungsverhalten charakteristisch für unterschiedliche Zellen ist und man dadurch auf den Gesundheitszustand der Zellen schließen kann. So sind beispielsweise Krebszellen umso verformbarer, je weiter das Stadium des Krebses fortgeschritten ist. Besonders erstaunlich ist, dass man nur ganz wenige Zellen prüfen muss, um zu einem aussagekräftigen Untersuchungsergebnis zu kommen.
Die Wissenschaftler hoffen die gewonnen Erkenntnisse beispielsweise bei der flächendeckenden Diagnose von oralen Tumoren einsetzen zu können. Da nur wenige Zellen benötigt werden, könnten beim jährlichen Zahnarztbesuch Gewebeproben einfach mit einem Bürstchen von der Oberfläche einer verdächtigen Stelle im Mundraum abgebürstet und untersucht werden, ohne dass eine Operation notwendig ist. Ein ähnlicher Ansatz besteht prinzipiell für alle Krebsarten.
Die ermöglicht es nach Angaben der Forscher ebenfalls, adulte Stammzellen, die es im Körper in großer Anzahl gibt, gezielt zu klassifizieren und anschließend zu sortieren. Adulte Stammzellen können sich zu bestimmten Zelltypen differenzieren und deren Funktionen ausüben. Sie sind oft schwer zu finden und schwer von Vorläuferzellen abzugrenzen.
Guck nutzt dabei die Eigenschaft der Stammzellen, verformbarer als reifere Zellen zu sein. Dadurch können sie mit dem Optical Stretcher unterschieden werden. Dazu ist keine Vorbehandlung der Zellen notwendig, was schneller und billiger und schonender für die Zellen ist. Das macht das Verfahren attraktiv für die zellbasierte regenerative Medizin, die adulte Stammzellen für die Therapie vormals unheilbarer Krankheiten wie Parkinson und Diabetes oder Rückenmarksverletzungen einsetzt.
Die Forscher berichten über ihre Ergebnisse in den Wissenschaft-Journalen Physical Review Letters, Biophysical Journal und Acta Biomaterialia.
(idw – Universität Leipzig, 25.02.2005 – DLO)
