Tumorzellen im Gehirn bei Biopsie

Nanoteilchen lassen Tumore leuchten

Stanford (USA) – Je kleiner ein Krebsgeschwür, desto schwerer ist es zu entdecken. Doch nun entwickelten Chemiker ein Verfahren, das mit speziellen Nanoteilchen bereits wenige Millimeter kleine Tumoren mit hohem Kontrast sichtbar machen kann. Bisher im Mausversuch getestet, könnte diese Methode in Zukunft zu deutlich früheren Operationen und Krebstherapien führen und damit die Überlebensrate von Patienten erhöhen. Über ihre ersten Ergebnisse berichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Nature Communications“.

„Die Nanopartikel können selbstständig lumineszieren, ohne von einer weiteren Lichtquelle angeregt zu werden“, sagt Jianghong Rao von der Stanford University. Zusammen mit seinen Kollegen erreichte er dieses für das Erkennen von Tumoren wichtige Ziel mit einer geschickten Materialkombination. So bestehen die etwa 30 Millionstel Millimeter kleinen Teilchen, auch Quantenpunkte genannt, aus einem halbleitenden Kunststoff, der prinzipiell Lichtwellen im nahen Infrarotbereich aussenden kann. Für die Anregung dieser Lichtemission ergänzten die Forscher das Protein R. reniformis luciferase, das in einem Körper oder einer Laborschale blaues Licht aussenden kann. Beide Substanzen zusammen ergaben die Nanoteilchen, die ohne äußere Anregung infrarote Lichtwellen aussenden konnten.

Diese Nanoteilchen umhüllten Rao und Kollegen daraufhin mit einer biokompatiblen Hülle, damit sie sich in einer wässrigen Flüssigkeit verteilen konnten. Weitere chemische Gruppen sorgten dafür, dass die Partikel bevorzugt an winzige Tumore im Körper andocken konnten. Im Tierversuch mit lebenden, krebskranken Mäusen ließ sich das schwache Infrarotleuchten der Partikel mit einer speziellen Kamera aufzeichnen. Die Bilder waren dabei mit einem Verhältnis von 100:1 so kontrastreich, dass selbst Millimeter kleine Krebsgeschwüre in scharfen Konturen erkennbar waren.

Fluoreszierende Nanopartikel wurden schon häufiger als Kontrastmittel zum Aufspüren von Tumoren verwendet. Doch lieferten diese Methoden bisher deutlich kontrastärmere Bilder aus lebenden Organismen. In weiteren Schritten gilt es nun, die Verträglichkeit der neuen, leuchtenden Nanopartikel zu überprüfen. Ohne giftige Schwermetalle kommen sie dabei heute schon aus. Doch bis zu einer möglichen klinischen Anwendung bei Patienten ist mit einigen weiteren Entwicklungsjahren zu rechnen.