Krebszellen können sich über das Blut auf andere Körperteile ausbreiten. Und jetzt haben Forscher eine neue Art von Laser entwickelt, der diese Tumorzellen von außerhalb der Haut finden und zappen kann.
Obwohl der Laser noch weit davon entfernt ist, ein kommerzielles Diagnosewerkzeug zu werden, ist er bis zu 1.000-mal empfindlicher als die derzeitigen Methoden zum Nachweis von Tumorzellen im Blut, berichteten die Forscher am 12. Juni in der Zeitschrift Science Translational Medicine.
Um die Ausbreitung von Krebs zu testen, nehmen Ärzte normalerweise Blutproben, aber häufig finden die Tests keine Tumorzellen, selbst wenn sie in einer einzelnen Probe vorhanden sind, insbesondere wenn der Patient eine frühe Form von Krebs hat, sagte der leitende Autor Vladimir Zharov, Direktor von das Nanomedizin-Zentrum an der Universität von Arkansas für medizinische Wissenschaften.
Wenn die Tests positiv ausfallen, bedeutet dies normalerweise, dass sich im Blut eine hohe Konzentration zirkulierender Tumorzellen befindet. Zu diesem Zeitpunkt hat sich der Krebs wahrscheinlich weit auf andere Organe ausgebreitet und es ist oft "zu spät, um Patienten effektiv zu behandeln", fügte Zharov hinzu.
Vor Jahren hatten Zharov und sein Team die Idee einer alternativen, nicht-invasiven Methode, um größere Blutmengen mit größerer Empfindlichkeit zu testen. Auf dem bekannten Weg testeten sie es im Labor, dann an Tieren und brachten es kürzlich in klinische Studien am Menschen.
Die neue Technologie, das Zytophon genannt, verwendet Laserlichtimpulse an der Außenseite der Haut, um die Zellen im Blut zu erwärmen. Der Laser erwärmt jedoch nur Melanomzellen - keine gesunden Zellen -, da diese Zellen ein dunkles Pigment namens Melanin tragen, das das Licht absorbiert. Das Zytophon verwendet dann eine Ultraschalltechnik, um die winzigen Wellen zu erfassen, die durch diesen Erwärmungseffekt emittiert werden.
Sie testeten die Technologie an 28 hellhäutigen Patienten mit Melanom und an 19 gesunden Freiwilligen ohne Melanom. Sie richteten den Laser auf die Hände der Patienten und stellten fest, dass die Technologie innerhalb von 10 Sekunden bis 60 Minuten zirkulierende Tumorzellen bei 27 von 28 dieser Freiwilligen identifizieren konnte.
Tumorzellen finden und abtöten
Das Gerät gab keine falsch positiven Ergebnisse an die gesunden Freiwilligen zurück und verursachte keine Sicherheitsbedenken oder Nebenwirkungen, sagten sie. Melanin ist ein Pigment, das normalerweise in der Haut vorhanden ist, aber Hautzellen werden nicht geschädigt, sagte Zharov. Obwohl die Haut auf natürliche Weise Melanin produziert, schadet diese Lasertechnik diesen Zellen nicht. Das liegt daran, dass das Laserlicht einen relativ großen Bereich auf der Haut freilegt (so dass es nicht genug auf einzelne Hautzellen fokussiert ist, um sie zu schädigen), während die Laserenergie stärker auf die Blutgefäße und zirkulierenden Tumorzellen konzentriert ist, fügte er hinzu.
Unerwarteterweise stellte das Team auch fest, dass die Krebspatienten nach der Behandlung weniger zirkulierende Tumorzellen hatten. "Wir haben relativ wenig Energie verbraucht", sagte Zharov. Doch selbst bei dieser niedrigen Energie schien der Laserstrahl in der Lage zu sein, die Krebszellen zu zerstören.
So funktioniert es: Während das Melanin die Wärme absorbiert, beginnt das Wasser um das Melanin in den Zellen zu verdampfen, wodurch eine Blase entsteht, die sich ausdehnt und zusammenbricht und die Zelle mechanisch zerstört, sagte Zharov.
"Unser Ziel ist es, durch die Abtötung dieser Zellen die Ausbreitung von metastasierendem Krebs zu verhindern", sagte er. Er hofft jedoch, weitere Forschungen durchführen zu können, um das Gerät weiter zu optimieren und mehr Tumorzellen abzutöten, während es für andere Zellen immer noch harmlos ist.
Sie haben das Gerät auch noch nicht an Menschen mit dunklerer Haut getestet, die einen höheren Melaninspiegel haben. Trotzdem bekommt nur ein sehr kleiner Prozentsatz der Afroamerikaner ein Melanom.
Das Team hofft, die Technologie zu erweitern, um zirkulierende Tumorzellen zu finden, die durch andere Krebsarten als Melanome freigesetzt werden. Diese Krebszellen tragen kein Melanin. Um sie zu erkennen, müssten die Forscher den Patienten zunächst bestimmte Marker oder Moleküle injizieren, die an diese Zellen binden, damit sie vom Laser angegriffen werden können. Sie haben bisher gezeigt, dass diese Technik im Labor an menschlichen Brustkrebszellen wirken kann.
