"Biomedizinische Tätowierung" könnte Krebs frühzeitig erkennen
Oft bleibt Krebs bis zu seinem fortgeschrittenen Stadium unentdeckt, wenn die Behandlung sehr schwierig wird und die Aussichten weniger vielversprechend sind. Forscher aus der Schweiz entwickeln jedoch ein Implantat, das „Träger“ frühzeitig auf das Vorhandensein von Krebs aufmerksam machen könnte.
Vor kurzem wurden die Medien mit den Nachrichten über „Smart Tattoos“ überschwemmt, die von Forschern der Harvard University in Cambridge, MA, entwickelt wurden.
Sie helfen bei der Überwachung des Gesundheitszustands mit biosensitiver Tinte, die ihre Farbe ändert, wenn sich die Zusammensetzung der interstitiellen Flüssigkeit des Körpers ändert.
Jetzt hat Prof. Martin Fussenegger vom Institut für Biosystemwissenschaft und -technik der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich in der Schweiz zusammen mit einem Forscherteam den Prototyp eines weiteren solchen „Tattoos“ für einen genauen Zweck entwickelt: das Erkennen des möglichen Vorhandenseins von Krebs Zellen früh.
Zahlreiche Krebsarten werden spät diagnostiziert, was die Wirksamkeit der Behandlung beeinträchtigt und dazu führen kann, dass Menschen langfristig wahrscheinlich keine positiven gesundheitlichen Ergebnisse sehen.
„Früherkennung erhöht die Überlebenschance erheblich“, erklärt Prof. Fussenegger und fügt hinzu:
„Wenn beispielsweise Brustkrebs frühzeitig erkannt wird, liegt die Heilungschance bei 98 Prozent. Wenn der Tumor jedoch zu spät diagnostiziert wird, hat nur eine von vier Frauen gute Heilungschancen. „
"Heutzutage", fährt er fort, "gehen Menschen im Allgemeinen nur dann zum Arzt, wenn der Tumor anfängt, Probleme zu verursachen." Leider ist es zu diesem Zeitpunkt oft zu spät. “
Prof. Fussenegger und sein Team glauben, dass diese Situation in Zukunft durch das von ihnen entwickelte spezielle Hautimplantat, das sie als „biomedizinisches Tattoo“ bezeichnen, erheblich verbessert werden könnte.
Ihr biomedizinisches Tattoo soll vier der am weitesten verbreiteten Krebsarten erkennen, die auch häufig erst spät erkannt werden: Brustkrebs, Lungenkrebs, Prostatakrebs und Darmkrebs.
Die Forscher haben eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, in der sie die Wirksamkeit und Genauigkeit ihres Prototyps an Mäusen und auf Schweinehaut getestet haben.
Ihre bisher vielversprechenden Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche translationale Medizin.
Wie das Implantat funktioniert
In den frühesten Stadien der Krebsentstehung werden die Kalziumspiegel im Blut in einem als „Hyperkalzämie“ bekannten Phänomen überhöht. Studien haben berichtet, dass 30 Prozent der Personen, bei denen eine Krebsform diagnostiziert wurde, eine erhöhte Kalziumkonzentration in ihren Systemen aufweisen.
Das Implantat besteht aus einer Reihe von „genetischen Komponenten“, die in Körperzellen eingebaut sind. Nach dem Einsetzen unter die Haut kann dieses Implantat den Kalziumspiegel im Blut überwachen.
Sollten diese Werte abnormal ansteigen, würde Melanin - das natürliche Pigment des Körpers - die gentechnisch veränderten Zellen „überfluten“ und ihnen das Aussehen eines braunen Maulwurfs verleihen. So würde der „Träger“ sehr früh auf Anzeichen von Krebs aufmerksam gemacht.
"Ein Implantatträger sollte dann einen Arzt aufsuchen, um weitere Untersuchungen durchzuführen, nachdem der Maulwurf aufgetreten ist", sagt Prof. Fussenegger.
"Der Maulwurf bedeutet nicht, dass die Person wahrscheinlich bald sterben wird", fügt er hinzu. Im Gegenteil, der Beförderer sollte dies einfach als frühes Zeichen dafür ansehen, dass er möglicherweise seinen Gesundheitszustand überprüfen muss.
Außerdem ist das Implantat „in erster Linie zur Selbstüberwachung gedacht, was es sehr kostengünstig macht“, wie Prof. Fussenegger feststellt.
Sollte eine Person jedoch nicht dem potenziellen Stress ausgesetzt sein möchten, dass ein künstlicher „Maulwurf“ jederzeit „aufleuchtet“ und möglicherweise Krebs signalisiert, hätte sie eine andere Option.
Prof. Fussenegger und Kollegen haben auch einen alternativen Implantatstil entwickelt, bei dem der farbige Marker für Hyperkalzämie nur unter einem speziellen roten Licht sichtbar wird, ähnlich dem Konzept der „unsichtbaren Tinte“.
Dies bedeutet, dass der Implantatträger eine „regelmäßige Überprüfung [die] von seinem Arzt durchgeführt werden könnte“, sagt Prof. Fussenegger.
Bevorstehende Prüfungen und Schwierigkeiten
Die bisher durchgeführten Tests haben bestätigt, dass das Implantat als diagnostisches Hilfsmittel zuverlässig ist, jedoch einige Nachteile aufweist. Das Hauptproblem besteht darin, dass es keine lange „Haltbarkeit“ hat und daher wiederholt „aktualisiert“ werden müsste.
„Eingekapselte lebende Zellen halten nach anderen Studien etwa ein Jahr“, bemerkt Prof. Fussenegger. Danach müssen sie inaktiviert und ersetzt werden. “
Ein weiterer Haken ist, dass dieses Implantat bislang nur ein früher Prototyp ist und noch viel mehr Forschung erforderlich ist, bevor es am Menschen getestet werden kann. Der Weg zur Bereitstellung des biomedizinischen Tattoos ist lang und mühsam.
„Weiterentwicklung und insbesondere klinische Studien sind mühsam und teuer, was wir uns als Forschungsgruppe nicht leisten können“, erklärt Prof. Fussenegger, dass der gesamte Forschungsprozess über ein Jahrzehnt dauern könnte.
Aber das Warten und die Mühe, fügt er hinzu, sind es definitiv wert, da dies ein Konzept ist, das so angepasst werden könnte, dass es helfen kann, eine Vielzahl verschiedener Zustände - von neurodegenerativen Erkrankungen bis hin zu hormonellen Störungen - frühzeitig zu diagnostizieren.
