Win­zi­ge Kü­gel­chen mit enor­mem Po­ten­zi­al

Ex­tra­zel­lu­lä­re Ve­si­kel wur­den lan­ge Zeit un­ter­schätzt. In­zwi­schen weiß man, dass die klei­nen Bläs­chen auf Tu­mo­ren hin­wei­sen kön­nen. Die Bio­tech­no­lo­gin Ag­nes Rei­ner hat ei­ne ent­spre­chen­de Me­tho­de zur Früh­er­ken­nung von Eier­stock­krebs ent­wi­ckelt.

Der Standard - - FORSCHUNG SPEZIAL - Tho­mas Berg­mayr aus Ber­lin

Sie sind so klein, dass ih­nen in der Me­di­zin lan­ge Zeit nur Spe­zia­lis­ten Be­ach­tung schenk­ten: Ex­tra­zel­lu­lä­re Ve­si­kel sind Bläs­chen von 30 bis 150 Na­no­me­tern Durch­mes­ser, die von den meis­ten Zell­ty­pen un­se­res Kör­pers aus­ge­sto­ßen wer­den. Nach­dem pro Zel­le täg­lich meh­re­re Hun­dert die­ser Kü­gel­chen an­fal­len, ist un­se­re Blut­bahn gleich­sam fort­wäh­rend „ver­staubt“, ih­re Kon­zen­tra­ti­on im Blut ent­spricht et­wa je­ner von ro­ten Blut­kör­per­chen.

Ve­si­kel ent­hal­ten meist Li­pi­de und Pro­te­ine, kön­nen aber auch Frag­men­te von ge­ne­ti­schen In­for­ma­tio­nen und an­de­re Zell­be­stand­tei­le trans­por­tie­ren. An­fangs wur­den sie nur für ei­ne Art zel­lu­lä­re Müll­ab­fuhr ge­hal­ten. Erst in den 1990er-Jah­ren er­kann­te man all­mäh­lich, dass sie un­ter an­de­rem der in­ter­zel­lu­lä­ren Kom­mu­ni­ka­ti­on die­nen und auch in der Im­mun­ab­wehr wich­ti­ge Auf­ga­ben er­fül­len. Ins­ge­samt aber kratzt man in die­sem Ge­biet erst an der Ober­flä­che, vie­le der ver­mut­lich zahl­rei­chen wei­te­ren Ve­si­kel­funk­tio­nen lie­gen nach wie vor im Dun­keln.

Im Vi­sier der Tu­mor­for­scher

Für die kli­ni­sche Me­di­zin wur­den die klei­nen Mem­bran­beu­tel in­ter­es­sant, als man da­hin­ter­kam, dass der „Staub“im Blut­kreis­lauf von Krebs­pa­ti­en­ten be­deu­tend dich­ter ist als bei ge­sun­den Men­schen. Da­mit ge­rie­ten die Fett­bläs­chen in den Fo­kus der on­ko­lo­gi­schen For­schung, und man ver­mu­tet, dass sie Tu­mor­me­ta­sta­sen den Bo­den be­rei­ten könn­ten. Als Vor­teil er­wies sich da­bei für die Wis­sen­schaf­ter, dass Ve­si­kel gut ein­ge­fro­ren und län­ge­re Zeit ge­la- gert wer­den kön­nen, oh­ne Scha­den zu neh­men. Was Ve­si­kel al­ler­dings be­son­der viel­ver­spre­chend für die Krebs­for­schung macht, ist die Tat­sa­che, dass man ih­nen ih­re Her­kunft auf­grund der spe­zi­el­len Pro­te­in- und Li­pidzu­sam­men­set­zung gleich­sam an­sieht. Mit­hil­fe die­ser Mar­ker las­sen sie sich so­gar be­stimm­ten Krebs­ar­ten zu­ord­nen. So stell­ten An­fang des Jah­res USFor­scher um Ye Hu von der Arizona Sta­te Uni­ver­si­ty im Fach­jour­nal Na­tu­re Bio­me­di­cal En­gi­nee­ring ei­nen Ve­si­kel­test zur Dia­gno­se von Bauch­spei­chel­drü­sen­krebs vor.

Die ös­ter­rei­chi­sche Bio­tech­no­lo­gin Ag­nes Rei­ner ver­folg­te ei­nen ähn­lich in­no­va­ti­ven Weg. „Zu dem For­schungs­ge­biet gibt es erst we­ni­ge Stu­di­en, das ist al­so noch weit­ge­hend Neu­land“, sagt die 30Jäh­ri­ge dem STAN­DARD ge­gen­über. Bei ih­ren For­schun­gen im Rah­men ih­rer PhD-Ar­beit un­ter an­de­rem an der Bo­ku Wi­en, dem Aus­tri­an In­sti­tu­te of Tech­no­lo­gy (AIT) und der Nanyang Tech­no­lo­gi­cal Uni­ver­si­ty in Sin­ga­pur ging es Rei­ner dar­um, ex­tra­zel­lu­lä­re Ve­si­kel zur Dia­gno­se von Eier­stock­krebs zu nut­zen. Ih­re Er­geb­nis­se prä­sen­tier­te sie in der ver­gan­ge­nen Wo­che beim Fal­ling-Walls-Lab-Wett­be­werb in Ber­lin un­ter dem Ti­tel „Brea­king the wall of ova­ri­an can­cer dia­gno­sis“– und er­rang da­mit den ers­ten Platz.

Das Ova­ri­al­kar­zi­nom tritt in Ös­ter­reich bei ei­ner von hun­dert Frau­en auf und ist ähn­lich töd­lich wie Pan­kre­as­krebs. „Das liegt vor al­lem dar­an, dass der Tu­mor in über 70 Pro­zent der Fäl­le erst in ei­nem sehr spä­ten Sta­di­um ent­deckt wird“, so Rei­ner. Im Schnitt liegt die Fünf-Jah­res-Über­le­bens­ra­te je nach Zeit­punkt der Dia­gno­se bei zehn bis 30 Pro­zent. Um­so wich­ti­ger sei es da­her, die­se Krebs­art so früh wie mög­lich zu dia­gnos­ti­zie­ren, und da­für sei­en Ve­si­kel durch­aus ge­eig­net, sagt Rei­ner. Der jun­gen Wis­sen­schaf­te­rin ist es ge­lun­gen, Mar­ker auf den Bläs­chen zu iden­ti­fi­zie­ren, die sich mit ho­her Treff­si­cher­heit auf Ova­ri­al­kar­zi­nom­zel­len zu­rück­füh­ren las­sen. Da­mit hielt Rei­ner den Schlüs­sel zu ei­ner mög­li­chen Früh­dia­gno­se auf der Grund­la­ge von Ve­si­keln in Hän­den. In ei­nem zwei­ten Schritt ent­wi­ckel­te die For­sche­rin ein zwei­tei­li­ges hoch­spe­zi­fi- sches De­tek­ti­ons­ver­fah­ren auf Ba­sis von so­ge­nann­ten plas­mo­ni­schen Bio­sen­so­ren.

Er­folg im Mo­dell­sys­tem

Dass ein sol­cher Bio­sen­sor in der Pra­xis funk­tio­nie­ren könn­te, hat Rei­ner in ei­nem Mo­dell­sys­tem be­reits un­ter Be­weis ge­stellt. Für die­se La­bor­ex­pe­ri­men­te griff sie auf Ve­si­kel aus As­zi­tes zu­rück, ei­ner krank­heits­be­ding­ten Flüs­sig­keits­an­samm­lung im Bauch­raum, die un­ter an­de­rem bei Pa­ti­en­ten mit ei­ner Krebs­er­kran­kung auf­tritt. „Es spricht je­doch nichts da­ge­gen, dass die Me­tho­de auch bei her­kömm­li­chen Blut­pro­ben klappt“, meint die For­sche­rin.

Bis Ve­si­kel­sen­so­ren zur Tu­mor­dia­gno­se im Kli­nik­all­tag an­kom­men, wür­den aber wohl noch Jah­re, wenn nicht Jahr­zehn­te ver­ge­hen, sagt Rei­ner. Die win­zi­gen Li­pidbläs­chen ber­gen ein­fach noch zu vie­le un­ge­klär­te Ge­heim­nis­se. Die Rei­se nach Ber­lin er­folg­te auf Ein­la­dung des AIT.

Ei­ne Ova­ri­al­kar­zi­nom­zel­le auf Kno­chen­ge­we­be: Eier­stock­krebs wird häu­fig viel zu spät er­kannt. Neue Me­tho­den zur früh­zei­ti­gen Dia­gno­se wer­den da­her drin­gend be­nö­tigt.

Fo­to: AIT

Ag­nes Rei­ner nutzt Ve­si­kel für die Su­che nach Tu­mo­ren.

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