Forschung & Entwicklung

Körpereigene Fluoreszenz ermöglicht Krebsdiagnose

17.07.2012

Ein spezieller Mechanismus, der erstmals in lebenden Zellen aktiviert wurde, unterbindet den Abbau körpereigener Fluoreszenzstoffe und bringt Tumorzellen zum Leuchten.

Verfahrensprinzip: siRNA schaltet FECH ab und verhindert so die Umwandlung von fluoreszierendem PpIX in Hämoglobin. PpIX reichert sich in Tumorgewebe an, hier in menschlichen Brustkarzinomzellen in einer Nacktmaus (Bild: PTB)

Protoporphyrin IX (PpIX) ist ein Zwischenprodukt bei der körpereigenen Synthese des Blutfarbstoffs Hämoglobin. Für die Krebsdiagnostik ist PpIX besonders interessant, weil es sich in Tumorgewebe anreichert und dieses somit markieren und sichtbar machen kann. Allerdings hat der Stoff im Körper nur eine kurze Lebenszeit, denn das Enzym Ferrochelatase (FECH) wandelt ihn in Hämoglobin um, wobei er seine Fluoreszenz verliert.
Berliner Wissenschaftler der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) kooperieren mit der Charité und der Freien Universität Berlin bei der Entwicklung eines neuen optischen Verfahrens für die Krebsdiagnostik. Um den Fluoreszenzstoff beobachten zu können, setzen sie einen Mechanismus zur FECH-Hemmung ein: kurze RNA-Doppelstränge (short interfering RNA, siRNA) sind in der Lage, selektiv das Ablesen von Genen zu unterbinden. Im Inneren von Zellen kann siRNA auf diese Weise FECH abschalten – quasi Sand im Getriebe der Hämoglobin-Produktion und des PpIX-Abbaus.
Um siRNA durch Zellmembranen ins Zellinnere zu schleusen, wurden an der Charité und der FU Berlin „Nanofähren“ entwickelt. Mit Hilfe dieser Trägersysteme konnte siRNA in Tumorzellen von Nacktmäusen eingebracht werden. An der PTB gelang daraufhin bei gepulster Fluoreszenzanregung der Nachweis von Tumorgewebe mit einer intensivierten Kamera. Durch Messung der PpIX-Konzentration wurde der Tumor bei Hintergrund-Unterdrückung auf dem Computermonitor sichtbar.
Auch schwierig war es bisher, den Weg von siRNA durch den Körper und in die Zellen zu verfolgen. Dies erforderte verschiedene zeitaufwendige und komplizierte Analyseverfahren. Über den Leuchtstoff PpIX und das neue Messverfahren ist dies nun erstmals einfach und schnell möglich.
[K. Wan, B. Ebert, J. Voigt, Q. Wang, Y. Dai, R. Haag, W. Kemmner, In vivo tumor imaging using a novel RNAi-based detection mechanism, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 8 (2012), 4, 393-398]

BioPhotonik NL15/2012

• http://www.charite.de
• http://www.fu-berlin.de
• http://www.ptb.de

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