Heterogenität von Tumoren messen

Krebs ist die zweith?ufigste Todesursache in der Schweiz. Dass es auch in der Zeit der Spitzenmedizin nach wie vor schwierig ist, die Krankheit zu heilen, hat viele Gr¨¹nde: Ein Tumor kann zum Beispiel aus unterschiedlichen Tumorzellen bestehen, die je ein eigenes Profil besitzen und unterschiedlich auf Therapien ansprechen ¨C oder eben nicht. Zudem interagieren und kommunizieren die Krebszellen und gesunden Zellen des K?rpers untereinander. Als Kommunikationsmittel setzen sie verschiedene Molek¨¹le ein, darunter Wachstumsfaktoren. Wie sich ein Tumor schliesslich entwickelt und ob sich Metastasen bilden, h?ngt entscheidend davon ab, welche Signale eine Tumorzelle von ihrer Umgebung erh?lt.

Mit der Entwicklung einer neuen Technik ist es jetzt dem Team um Prof. Bernd Bodenmiller vom Institut f¨¹r Molekulare Biologie der Universit?t Z¨¹rich, der Gruppe f¨¹r Spurenelement- und Mikroanalytik von ETH-Professor Detlef G¨¹nther und dem Universit?tsspital Z¨¹rich gelungen, Tumorzellen, die aus Patientenproben stammen, umfassend zu visualisieren. Die vielversprechende Methode wurde soeben in ?Nature Methods? vorgestellt.

Neues bildgebendes Verfahren ist grosse Chance

Die Zellprofile eines Tumors, deren Nachbarschaftsverh?ltnisse und die Informationsverarbeitung innerhalb und zwischen Zellen zu ermitteln, ist hoch komplex. Denn dazu m¨¹ssen die Biomarker, also spezifische Molek¨¹le, die sich verschiedenen Krebszelltypen zuordnen lassen, und der Signalverarbeitungswege in ihren r?umlichen Beziehungen vermessen werden. ?Unsere Technik erm?glicht diese Gesamtaufnahme ¨¹ber ein neu entwickeltes bildgebendes Verfahren, mit dem jetzt bereits 32 und in naher Zukunft ¨¹ber hundert Biomarker simultan erfasst werden k?nnen?, erkl?rt Studienleiter Bernd Bodenmiller. Durch modernste Bildgebung bleibt ausserdem die Information ¨¹ber die Nachbarschaftsbeziehungen der Zellen erhalten und deren unmittelbaren Einfluss auf die zellul?re Informationsverarbeitung und -¨¹bertragung kann visualisiert werden.

Die neue Technik basiert auf der Verbesserung von etablierten Techniken. Dazu verwenden die Forschenden wenige Mikrometer (Millionstel Meter) dicke Gewebeproben. Die Biomarker werden mit Antik?rpern markiert. Diese sind ihrerseits mit unterschiedlichen Metallisotopen gekennzeichnet, die mit Massenspektrometrie nachgewiesen werden k?nnen. Mit einem speziellen Lasersystem, das im Labor von Detlef G¨¹nther entwickelt wurde, tragen die Wissenschaftler winzigste Mengen von Probenmaterial als Partikel ab. Die Partikel werden effizient in ein schnelles und empfindliches Massenspektrometer transportiert, das dann die Mengen der Metallisotope pr?zise misst. Aus diesen Daten berechnen die Forscher die Signaturen der im Gewebe vorliegenden (Krebs-)Zellen.

Neu ist, dass die Biomarker statt mit Farbstoffen mit reinen Metallisotopen sichtbar gemacht werden. Weiter ist das Massenspektrometer dazu in der Lage, gleichzeitig 100 verschiedene Metallisotope und damit Biomarker zu erfassen. ?Dadurch wird das Problem der begrenzten Anzahl von Farben in der Analyse biologischer Proben mittels Immunofluoreszenz umgangen?, so Bodenmiller.

Zweitens bleibt die Information ¨¹ber Zellen, die in der Signalverarbeitung und -¨¹bertragung eines Tumors eine wichtige Rolle spielen, nicht l?nger qualitativer Art: Mit der neuen Messtechnik kann pr?zise festgestellt werden, welche Zellen welchen Einfluss haben. Dadurch k?nnten Schwachstellen entdeckt werden, was dazu beitr?gt, neue Therapieans?tze zu entwickeln. Deshalb, so Bodenmiller, werde es immer wichtiger, diese Interaktionen f¨¹r Diagnose und Therapie zu verstehen und einzubeziehen.

Methode mit Gewebeproben validiert

Erste Messergebnisse, die die Forschenden mit der neuen Technik anhand von Brustkrebsproben erzielten, verdeutlichen die Heterogenit?t dieser Tumore: Gewisse Tumore leiden durch starke Zellvermehrung in ihrem Inneren unter Sauerstoffmangel, andere missbrauchen k?rpereigene Immunzellen, um ihr Wachstum voranzutreiben. Einen entscheidenden Einfluss hat auch die Lage der Zellen im Zentrum oder am Rand des Tumors. Klar ist: Kein Tumor gleicht dem anderen und dementsprechend sollten gem?ss Bodenmiller auch die Therapien angepasst werden. In einem n?chsten Schritt will sein Forschungsteam mit der neuen Messmethode herausfinden, welche Rolle die Zellkommunikation und zellul?re Informationsverarbeitung bei der Entstehung von Metastasen spielen.

Dieser Text wurde von Media Relations der Universit?t Z¨¹rich verfasst und unter externe Seite www.mediadesk.uzh.ch zuerst ver?ffentlicht.