Fluoreszierende Moleküle machen Tumore sichtbar

Mit einem neuen bildgebenden Verfahren können amerikanische Forscher Tumore in lebenden Mäusen sichtbar machen. Sie nutzen aus, dass bestimmte Eiweiß spaltende Enzyme in Tumorgewebe besonders aktiv sind.

Stanford (USA) - Der Trick der Forscher besteht darin, dass sie sehr selektiv spezielle Moleküle an die aktiven Stellen des Enzyms anheften -- gewissermaßen als chemische Spione. Nach erfolgreicher Bindung und Anregung mit einer Lichtquelle machen sich diese durch Aussenden von Infrarotstrahlung bemerkbar. Diese Fluoreszenz wird zur Abbildung des Tumors verwendet. Die Methode, die jetzt im Fachjournal "Nature Chemical Biology" vorgestellt wurde, könnte für die Diagnose von Tumoren Anwendung finden und klinische Tests von Wirkstoffen beschleunigen.

Ihre chemischen Sonden hätten das Potenzial für Anwendungen in Operationen, bei denen es auf eine schnelle Erzeugung eines spezifischen Signals ankomme, schreiben die Forscher um Matthew Bogyo von der Stanford University. Bisher haben sie das Verfahren aber nur im Tierversuch ausprobiert. Dazu erzeugten die Wissenschaftler zunächst in Mäusen Tumore, indem sie ihnen Krebszellen injizierten. In den Geschwüren ist die Aktivität einer ganz bestimmten Klasse Eiweiß spaltender Enzyme -- der so genannten Cathepsin-Proteasen -- deutlich erhöht. Der aktive Bereich dieses Enzyms enthält die Aminosäure Cystein, an die sich die chemische Sonde sehr selektiv ankoppelt. Die Cathepsine sind vermutlich sowohl an der Tumorentstehung als auch an der Metastasenbildung beteiligt.

Die Sondenmoleküle hatte das Team ganz gezielt aufgebaut. Außer einer chemisch reaktionsfähigen Gruppe für die Anbindung an das Enzym enthalten sie auch einen Farbstoff, der nach Anregung Infrarotstrahlung aussendet. Welche Enzyme dadurch markiert werden, untersuchten die Wissenschaftler unabhängig mit herkömmlichen biochemischen Labormethoden, nachdem sie den Mäusen das Tumorgewebe entnommen hatten.

Die chemischen Spione reagieren nur dann mit dem Enzym, wenn dieses aktiv ist, das heißt, wenn es bereit ist, Stoffwechselprodukte zu verarbeiten. Wirkstoffe, die das Tumorwachstum stoppen, blockieren die Enzyme aber und machen sie inaktiv. Dann werden die Sondenmoleküle nicht mehr gebunden, und sie senden auch keine Strahlung aus. Dies wollen Bogyo und sein Team dazu ausnutzen, um die Wirksamkeit neuer Medikamente in klinischen Tests schneller einzuschätzen.