Krebsdiagnostik: Ein Ring – sie alle zu finden

Stanford (USA) - Mehrere aktuelle Forschungsprojekte haben das Ziel, allein mit Hilfe einer Blutprobe eine Krebserkrankung diagnostizieren zu können. Bisher scheiterten derartige Versuche daran, dass die Tests zu unempfindlich waren oder häufig falsch positive Ergebnisse lieferten. Eine neue ungewöhnliche Strategie zur Entwicklung einer solchen Schnelldiagnostik haben amerikanische Mediziner jetzt im Tierversuch erfolgreich getestet. Sie injizierten Mäusen chemisch hergestellte ringförmige DNA-Moleküle, die ein Gen tragen, das nur in Krebszellen aktiv werden kann. Seine Aktivierung führt zur Produktion eines Proteins, das ins Blut freigesetzt wird und dort leicht messbar ist. Mit dieser Technik wäre es möglich, sämtliche Arten von Tumoren bereits im Frühstadium nachzuweisen und den Erfolg einer Krebstherapie zu prüfen, schreiben die Forscher im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)”.

Es wäre wahrscheinlich auch möglich, anstelle einer Injektion die DNA-Miniringe mit einer Pille zu verabreichen. Dies sei eine Aufgabe, die in weniger als fünf Jahren gelöst werden könne, sagt Sanjiv Gambhir von der Stanford University, der Leiter des Forscherteams. Andere Versuche, im Blut Hinweise auf eine Krebserkrankung – sogenannte Biomarker – zu finden, beruhen auf einem direkten Nachweis von Krebszellen oder bestimmter Bestandteile daraus. Beispiele dafür sind der PSA-Bluttest für Prostatakrebs oder die Identifizierung von Krebszell-DNA.

Dagegen entwickelten Gambhir und seine Kollegen eine indirekte Nachweismethode, die in zwei Schritten abläuft. Im ersten Schritt verabreichten sie synthetische ringförmige Moleküle aus einzelsträngiger DNA. Darin eingebaut war das Gen für eine Phosphatase (SEAP), ein Enzym, das normalerweise nur in Zellen menschlicher Embryonen entsteht. Dem Gen vorgeschaltet war ein speziell ausgewählter Promotor, der nur in Krebszellen aktiviert werden kann. Promotoren sind DNA-Abschnitte, die als Schalter für das Ein- und Ausschalten eines Gens fungieren. In diesem Fall wird also das Enzym nur dann produziert, wenn der DNA-Ring in eine Krebszelle eingedrungen ist. Die produzierte Phosphatase, tritt aus der Zelle aus, gelangt ins Blut und ist dann im zweiten Schritt des Testverfahrens in einer Blutprobe leicht messbar.

Für ihre Tierversuche übertrugen die Forscher menschliche Hautkrebszellen in immungeschwächte Mäuse. Nach zwei Wochen waren daraus jeweils mehrere winzige Tumoren entstanden – hauptsächlich in den Lungen. Diesen Tieren und tumorfreien Mäusen wurden dann die DNA-Miniringe intravenös injiziert, die sowohl in gesunde Zellen als auch in möglicherweise vorhandene Tumorzellen eindrangen. Zwei Tage später ließ sich im Blut der Krebsmäuse das Enzym SEAP nachweisen, bei den Kontrolltieren blieb der Enzymtest negativ. Der Messwert für die Aktivität des Enzyms lag umso höher, je zahlreicher oder größer die Tumoren waren. Nach etwa zwei Wochen waren die Blutwerte wieder auf Null abgesunken, da die injizierte DNA abgebaut wird. Die DNA-Miniringe dringen weder in das Erbgut der Zellen ein noch lösen sie Immunreaktionen aus. Daher dürfte ihr Einsatz nicht mit starken Nebenwirkungen verbunden sein. Trotzdem muss die Unbedenklichkeit vor dem Beginn klinischer Studien zunächst ausgiebig geprüft werden.

In Zukunft könnte ein weiter verbesserter Tumortest beispielsweise dazu dienen, ein erneutes Krebswachstum nach einer Krebstherapie anzuzeigen, schreiben die Autoren. Es sei sogar denkbar, das Verfahren eines Tages einer breiten Bevölkerung für eine allgemeine Krebsvorsorge anzubieten. Ein positives Ergebnis der derzeitigen Testmethode zeigt nur die Existenz eines Tumors an, liefert aber noch keinen Hinweis auf seine Lokalisation. Der DNA-Ring könnte jedoch mit einem zweiten Gen ausgestattet werden, das die Produktion eines Proteins bewirkt, welches in der Krebszelle verbleibt. Dieses Protein müsste sich dann durch ein bildgebendes Verfahren nachweisen lassen, so dass Lage und Größe des Tumors erkennbar sind.