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RT-PCR-Methode

Atemtest als Früherkennung für Lungenkrebs

| Redakteur: Marc Platthaus

Das Lungengewebe gibt RNA-Moleküle an die Atemluft ab, die aufgefangen und mittels einer Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) vervielfältigt werden können.
Das Lungengewebe gibt RNA-Moleküle an die Atemluft ab, die aufgefangen und mittels einer Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) vervielfältigt werden können. (Bild: MPI f. Herz- und Lungenforschung/ G. Barreto)

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Je früher Krebserkrankungen erkannt werden, desto aussichtsreicher sind in der Regel die Heilungschancen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Herz- und Lungenforschung haben nun ein Verfahren entwickelt, das Lungenkrebs bereits im frühen Stadium erkennen kann. Dazu untersuchten sie Atemproben auf Spuren von RNA-Molekülen, die durch Krebswachstum verändert sind.

Bad Nauheim – Die meisten Lungenkrebspatienten sterben fünf Jahre, nachdem die Erkrankung bei ihnen diagnostiziert wurde. Einer der Hauptgründe dafür ist der schleichende und weitgehend beschwerdefreie Beginn der Erkrankung, der oft unbemerkt bleibt. In den USA werden Hochrisikogruppen, wie etwa starke Raucher, daher routinemäßig im Computertomografen untersucht. Dabei können jedoch Patienten fälschlich als krank eingestuft werden.

Gemeinsam mit Kooperationspartnern haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Herz- und Lungenforschung nun einen Atemtest entwickelt, der deutlich präziser ist. Bei ihrer Untersuchung lag der Test mit der Diagnose Lungenkrebs in neun von zehn Fällen richtig. Damit hat die Methode eine derart hohe Trefferquote, dass sie im Klinikalltag zur Früherkennung angewendet werden könnte.

RNA-Moleküle als Unterscheidungsmerkmal

Die Forscher haben dazu RNA-Moleküle analysiert, die vom Lungengewebe in die Atemluft abgegeben werden und die sich zwischen gesunden Probanden und Lungenkrebspatienten unterscheiden. Im Gegensatz zur DNA ist die RNA nämlich nicht in jeder Zelle gleich. Aus einem DNA-Abschnitt können mehrere RNA-Varianten, und damit auch unterschiedliche Proteine entstehen. In gesunden Zellen liegen solche Varianten in einem bestimmten Verhältnis vor. Die Wissenschaftler haben entdeckt, dass das GATA6- und das NKX2-Gen RNA-Varianten bilden, die sich hinsichtlich ihrer Menge zwischen entarteten und gesunden Zellen unterscheiden. Die Krebszellen gleichen dabei Lungenzellen im Embryonalstadium.

Das Lungengewebe gibt RNA-Moleküle an die Atemluft ab, die aufgefangen und mittels einer Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) vervielfältigt werden können. Anhand der unterschiedlichen Mengen abgegebener RNA-Moleküle lassen sich Krebszellen in der Lunge aufspüren.
Das Lungengewebe gibt RNA-Moleküle an die Atemluft ab, die aufgefangen und mittels einer Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) vervielfältigt werden können. Anhand der unterschiedlichen Mengen abgegebener RNA-Moleküle lassen sich Krebszellen in der Lunge aufspüren. (Bild: MPI f. Herz- und Lungenforschung/ G. Barreto)

Die Forscher haben eine Methode entwickelt, mit der sie die RNA-Moleküle isolieren können. Diese kommen im Atem nämlich nicht nur in geringen Mengen, sondern häufig auch in kleine Teile zerstückelt vor. Anschließend untersuchten sie die Zusammensetzung der RNA bei Probanden mit und ohne Lungenkrebs und berechneten aus diesen Daten ein Modell zur Diagnose der Erkrankung. In einem Test an 138 Probanden mit bekanntem Gesundheitszustand konnte der Test 98 Prozent der Patienten mit Lungenkrebs identifizieren. Bei 90 Prozent der entdeckten Auffälligkeiten handelte es sich tatsächlich um Krebs.

Ergänzung zu herkömmlichen Verfahren

„Die Atemluft-Analyse könnte die Erkennung von Lungenkrebs in frühen Stadien einfacher und zuverlässiger machen, sie wird die herkömmlichen Verfahren aber nicht völlig ersetzen können“, sagt Guillermo Barreto, Arbeitsgruppenleiter am Max-Planck-Institut in Bad Nauheim. „Er kann jedoch ergänzend eingesetzt werden, um frühe Krebsstadien besser zu erkennen und die falsch-positive Diagnosen zu reduzieren.“

Die Wissenschaftler werden an den bevorstehenden umfangreichen klinischen Studien mitarbeiten. Außerdem suchen sie zusammen mit der Technologietransferorganisation Max-Planck-Innovation Lizenzpartner, die den Atemlufttest bis zur Marktreife weiterentwickeln und vermarkten. Darüber hinaus wollen die Forscher RNA-Profile auch zur Früherkennung anderer Erkrankungen nutzen. So könnten kleinste Veränderungen, gleich einem RNA-Fingerabdruck des Gewebes, kranke Zellen verraten und eine schnelle Behandlung ermöglichen.

Originalpublikation: Aditi Mehta, Julio Cordero, Stephanie Dobersch, Addi J Romero‐Olmedo, Rajkumar Savai, Johannes Bodner, Cho‐Ming Chao, Ludger Fink, Ernesto Guzmán‐Díaz, Indrabahadur Singh, Gergana Dobreva, Ulf R Rapp, Stefan Günther, Olga N Ilinskaya, Saverio Bellusci, Reinhard H Dammann, Thomas Braun, Werner Seeger, Stefan Gattenlöhner, Achim Tresch, Andreas Günther, Guillermo Barreto, Non‐invasive lung cancer diagnosis by detection of GATA6 and NKX2‐1 isoforms in exhaled breath condensate, EMBO Molecular Medicine (2016) 8, 1380-1389, DOI 10.15252/emmm.201606382

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