Mit Infrarot dem Krebs auf der Spur

Die Abkürzung EngCaBra steht für „Biomedical engineering for cancer and brain disease diagnosis and therapy development“. Die Kombination der Forschungsdisziplinen Elektronik, Mikrosensoren, Nanotechnologie und Biotechnologie hat zu völlig neuen Messtechniken geführt:

Sie liefern Informationen über die Analyse und Behandlung von Melanomen, Leukämie und Schizophrenie. Der gemeinsame Nenner dieser Krankheiten ist eine Fehlfunktion von menschlichen Zellen. So wurde beispielsweise in Bremen ein Biopsiemeter entwickelt, das Experten, die Gewebeproben von einem Patienten genommen haben, bei der Analyse unterstützt.

Ergebnisse des Bremer Projekts

„Die Beurteilungen über einen positiven oder negativen Befund zu fällen ist nicht einfach und Fehler kommen vor“, erklärt Professor Michael Vellekoop. „Oftmals werden weitere teure Untersuchungen notwendig, weil die Diagnose nicht eindeutig ist. Untersuchungen zeigen, dass bei Melanom-Befunden rund sieben Prozent falsch sind. Das hört sich erst einmal nicht so viel an, aber konkret bekommen bei 100.000 Untersuchungen 6.600 Menschen fälschlicherweise die Diagnose „Krebs“ und werden weiter untersucht bzw. operiert. Knapp 400 Menschen mit Krebs sind in Gefahr – ihnen wird die falsche Diagnose „kein Krebs“ mitgeteilt.“

Jährlich werden einige Hunderttausend Menschen untersucht. Neue Wege in der Diagnostik sind also sehr gefragt. „In unserem Bremer Projekt arbeiten wir mit Infrarotlicht“, so der Bremer Projektleiter. „Das funktioniert folgendermaßen: In den Zellen gibt es sehr lange Ketten von CH2-Molekülen, die auf verschiedene Arten schwingen können – symetrisch oder antisymetrisch. Beide absorbieren unterschiedliche Wellenlängen von Infrarotlicht. Mit unserem neuen Instrument vermessen wir, wie viel Licht absorbiert wird. Wenn sich im Gewebe Krebs entwickelt, verschiebt sich der eine Wert zum anderen. An diesem Verhältnis können wir eine Gewebeveränderung und somit eine Erkrankung erkennen.“

Mit dem neuen Verfahren können die Wissenschaftler punktgenau die Proben untersuchen und innerhalb einer Gewebeprobe mehrere Abschnitte miteinander vergleichen. Mit einer speziellen Software werden die Schwingungen dann ausgewertet. Das Verfahren wurde zusammen mit einer Ärztin von der Medizinischen Universität Wien entwickelt.

Wann ist das neue Verfahren in der Praxis einsetzbar?

„Es ist uns wirklich gelungen hier einen Durchbuch zu erzielen“, freut sich Vellekoop. „Wir können künftig definitiv eine Menge Fehldiagnosen verhindern. Der nächste Schritt ist, mit dem Microsystems Center Bremen (MCB), unserer Organisation für den Kontakt zu Industrieunternehmen, eine Firma zu finden, mit der wir das Produkt weiterentwickeln. Ich glaube, es wird allen Krankenhäusern möglich sein, das Gerät zu beschaffen – es wird unter 20.000 Euro kosten, vielleicht sogar nur die Hälfte.“

Ein weiteres Projektergebnis

Ein weiteres Teilprojekt von „EngCaBra“ beschäftigte sich mit dem Schmelzverhalten von Proteinen im Blut, das die holländischen Partner des Projekts, die Firma Xensor Integration B.V., entwickelt haben. Mithilfe eines neuen physikalischen Verfahrens werden die Proteine im Blutserum in einem relativ einfachen Verfahren in einer sehr kleinen Versuchsanlage erhitzt. Durch unterschiedliche Schmelzpunkte lassen sich Indikatoren ableiten, wann eine Probe abweichende Werte zeigt, die auf eine Krebserkrankung hinweisen. Dieses Verfahren wurde auf der Basis neuer Chiptechnologien entwickelt.

Am europäischen Projekt „EngCaBra“ sind folgende Partner beteiligt:

•Department of Biosystems Science and Engineering, ETH Zürich, Schweiz
•Department of Micro- and Nanotechnology, Technical University Denmark, Lyngby, Dänemark
•Department of Molecular Medicine, Institute of Virology, Slovak Academy of Sciences, Bratislava, Slowakische Republik
•Institute of Pathophysiology and Allergy Research – Biotechnology, Medizinische Universität Wien, Österreich
•Department of Veterinary Disease Biology, University of Copenhagen, Kopenhagen, Dänemark
•Xensor Integration BV, Delft, Niederlande
•Hoffmann-La Roche Ltd, Basel, Schweiz
•Siemens Austria, Life Science Systems, Research & Technologies,Wien, Österreich
•Rigshospitalet (Copenhagen State Hospital), Kopenhagen, Dänemark

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Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereichs Physik/Elektrotechnik
Institut für Mikrosensoren, -aktuatoren und -systeme (IMSAS)
Prof. Dr. Michael Vellekoop
Tel.: 0421 218 62604
E-Mail: vellekoop@uni-bremen.de

http://www.imsas.uni-bremen.de/
EngCaBra homepage: http://www.engcabra.eu/