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.
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.