Medizinphysik Krebszellen jetzt in 3D

Tumorzellen zum Leuchten bringen: Ein neues Verfahren aus Halle erzeugt dreidimensionale Bilder vom Körperinneren. Das kann zum Beispiel dabei helfen, die Entwicklung von Krebszellen im Körper genauer zu untersuchen.

Aufnahme eines Tumors (grün) mit Hilfe des neuen 3D-Bildverfahrens
Aufnahme eines Tumors (grün) mit Hilfe des neuen 3D-Bildverfahrens Bildrechte: Jan Laufer

Jedes Jahr erkranken etwa 500.000 Menschen in Deutschland an Krebs. Aber um die Erkrankung behandeln zu können, muss man sie erst einmal verstehen. Da sind sich Mediziner einig. Und dabei hilft es, den Tumor in seiner direkten Umgebung, im Körper sehen zu können. Dort hat das Team um den Medizinphysiker Professor Jan Laufer von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg angesetzt:

Wir wollen die Krebszellen direkt im Körperinneren ausspionieren und herausfinden, wie sie sich ausbreiten, wie sie funktionieren und wie sie auf neuartige Therapien reagieren.

Prof. Jan Laufer, MLU

Die Forscher haben dazu ein neues Bildgebungsverfahren entwickelt, das sie in der Fachzeitschrift "Communication Physics" vorstellten. Der Name: Photoakustische Bildgebung. Der Trick: Die Forscher schleusen ein bestimmtes Gen in den Tumor ein.

In den Zellen wird durch das Gen das Phytochrom-Protein produziert, das ursprünglich aus Pflanzen und Bakterien kommt. Dort dient es als Lichtsensor.

Prof. Jan Laufer, MLU

Im nächsten Schritt werden kurze Lichtimpulse auf das Gewebe im Körper gefeuert. Dafür setzen die Wissenschaftler einen Laser mit zwei verschiedenen Wellenlängen ein. Im Körperinneren werden die Lichtimpulse absorbiert, in Ultraschallwellen umgewandelt und wieder abgegeben. Diese Wellen werden dann außerhalb des Körpers gemessen und auf Grundlage dieser Daten zwei Bilder vom Körperinneren erstellt.

Das Besondere an den Phytochrom-Proteinen ist, dass sie je nach Wellenlänge der Laserstrahlen ihre Struktur und somit auch ihre Absorptionseigenschaften verändern. Das verändert die Ultraschallwellen. Alle anderen Gewebebestandteile, zum Beispiel Blutgefäße, haben diese Eigenschaft nicht - deren Signal bleibt konstant.

Prof. Jan Laufer, MLU

Durch Berechnung der Differenz der beiden Bilder wird so ein hochaufgelöstes, dreidimensionales Bild der Tumorzellen erstellt - frei von störendem Hintergrundkontrast. Dieses neue 3D-Bildverfahren lässt sich laut der Halleschen Medizinphysiker auf eine ganze Reihe von photoakustischen Untersuchungen anwenden: Neben der Krebsforschung soll sich das Verfahren auch dafür eignen, Prozesse in lebenden Organismen zu beobachten. So hoffen die Mediziner, mehr über die innere Funktionsweise von Abläufen zu lernen, die sich innerhalb der Zellen abspielen.

Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | LexiTV | 26. April 2016 | 15:00 Uhr