Krebs: Neue Diagnosemethode macht Tumorzellen mithilfe von Sauerstoff sichtbar

Mit neuer Methode Tumorgewebe sichtbar machen

Ein deutsches Forschungsteam entwickelte eine neue Diagnosemethode, mit der sich Tumoren im Magnetresonanztomografen (MRT) besser erkennen lassen. Dabei nutzen die Forschenden den Stoffwechsel der Tumorzellen aus, um diese mithilfe von Sauerstoff sichtbar zu machen.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen eine neue Technik zur Erkennung von Gehirntumoren vor. Da sich Tumorzellen in ihrem Stoffwechsel deutlich von gesundem Gewebe unterscheiden, können sie durch Sauerstoff im MRT sichtbar gemacht werden. Die Ergebnisse wurden kürzlich in dem Fachjournal „Radiology“ präsentiert.

Der Warburg-Effekt zur Krebserkennung

Wie bereits der Deutsche Arzt und Biochemiker Otto Heinrich Warburg in den 1920er Jahren erkannte, häufen Tumorzellen Milchsäure an. Dies ist ein Resultat des anaeroben Stoffwechsels der Krebszellen. Selbst wenn genug Sauerstoff zur Verfügung steht, findet kein Stoffwechsel mit Sauerstoff in den Krebszellen statt. Diese Besonderheit im Stoffwechsel ist als der Warburg-Effekt bekannt. Die Forschenden des Deutschen Krebsforschungszentrums machten sich diese Anomalie zu nutze, um bildgebende MRT-Scans zur Tumorerkennung zu verbessern.

Verbesserte MRT-Scans

Der Warburg-Effekt im Stoffwechsel der Tumorzellen ermöglichte nun ein völlig neues Verfahren in der Bildgebung. Die neue Technik gibt Hoffnung, die Diagnostik und Charakterisierung von Gehirntumoren zu verbessern. „Wir haben uns die Frage gestellt, ob sich diese Besonderheit im MRT sichtbar machen lässt“, erläutert der Arzt und Physiker Daniel Paech vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg. Denn bislang können herkömmliche MRT-Untersuchungen lediglich strukturelle Veränderungen aufdecken.

So funktioniert das neue Verfahren

Das Forschungsteam verwendete einen stabilen, nicht radioaktiven Sauerstoff (17O2), der in geringen Mengen auch in der Atemluft vorkommt. Die Teilnehmenden der Studie atmeten diese Sauerstoff-Variante in angereicherter Form ein. Im Körper wurde dieser dann verstoffwechselt. Dieser Sauerstoffumsatz lässt sich im MRT sichtbar machen: Gewebe, die viel Sauerstoff umsetzen, erschienen im MRT heller im Bild.

Tumoren erschienen als dunkle Flecke

Das Verfahren wurde an drei gesunden Probanden sowie an zehn Teilnehmenden mit Gehirntumoren getestet. Erwartungsgemäß erschienen die Gehirne in der Bildgebung aufgrund des hohen Sauerstoffumsatzes heller. Da die Krebszellen aber keinen Sauerstoff umsetzten, konnten sie identifiziert werden. „Das Ergebnis war wirklich eindrücklich: Die Tumoren erschienen im Bild als dunkle Flecken, weil hier kein Stoffwechsel mit Sauerstoff stattfand“, berichtet Paech.

Neue Erkenntnisse über Gehirntumoren

„Uns hat überrascht, dass dies sowohl bei höhergradigen aggressiven Tumoren als auch bei weniger aggressiven niedriggradigen Tumoren der Fall war“, betont Paech. Denn bislang war nicht bekannt, ob der Warburg-Effekt auch bei niedriggradigen Hirntumoren gleichermaßen eine Rolle spiele.

„Wir sehen das Verfahren als ergänzend zur strukturellen MRT-Bildgebung, um Unterschiede zwischen Tumor und gesundem Gewebe auszumachen“, erklärt Paech. Darüber hinaus könnten die so erlangten Zusatzinformationen dabei helfen, Tumoren präziser zu charakterisieren. So stehe gleichzeitig eine verbesserte Diagnose wie auch eine neue Forschungsgrundlage zur Vergügung.

Einen Haken gibt es noch

Bevor das neue MRT-Verfahren im größeren Maßstab angewendet werden kann, muss noch ein Problem gelöst werden: Die Herstellung der Sauerstoff-Variante 1702 ist derzeit extrem kostspielig. Die Produktionskosten würden erheblich sinken, wenn eine Methode entwickelt werden würde, mit der sich das Molekül im größeren Maßstab herstellen lässt. (vb)