„Biomedical Tattoo“ könnte Krebs früh fangen

Oft bleibt Krebs bis zu seinen fortgeschrittenen Stadien unentdeckt, wenn die Behandlung sehr schwierig wird und die Aussichten weniger vielversprechend sind. Forscher aus der Schweiz entwickeln jedoch ein Implantat, das "Träger" frühzeitig auf das Vorhandensein von Krebs aufmerksam machen könnte.

braune Markierung auf der Haut

Kürzlich wurden die Medien mit den Nachrichten über "Smart Tattoos" überschwemmt – entwickelt von Forschern der Harvard Universität in Cambridge, MA.

Sie helfen, die Gesundheit zu überwachen, indem sie biosensitive Tinte verwenden, deren Farbe sich ändert, wenn die Zusammensetzung der interstitiellen Flüssigkeit des Körpers verändert wird.

Nun hat Prof. Martin Fussenegger vom Department für Biosystemtechnik an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich in der Schweiz zusammen mit einem Forscherteam den Prototyp eines weiteren solchen "Tattoo" für einen präzisen Zweck entwickelt: das Aufspüren der möglichen Anwesenheit von Krebs Zellen früh.

Zahlreiche Arten von Krebs werden spät diagnostiziert, was die Wirksamkeit der Behandlung verringert und bedeutet, dass Menschen wahrscheinlich keine positiven langfristigen gesundheitlichen Folgen sehen werden.

"Die Früherkennung erhöht die Überlebenschancen signifikant", erklärt Prof. Fussenegger und ergänzt:

"Wenn zum Beispiel Brustkrebs früh erkannt wird, beträgt die Heilungschance 98 Prozent. Wenn der Tumor jedoch zu spät diagnostiziert wird, hat nur eine von vier Frauen gute Heilungschancen."

"Heutzutage", fährt er fort, "gehen die Leute in der Regel erst zum Arzt, wenn der Tumor Probleme verursacht. Leider ist es dann oft zu spät."

Prof. Fussenegger und sein Team glauben, dass diese Situation in Zukunft durch das spezialisierte Hautimplantat, das sie erfunden haben, signifikant verbessert wird – was sie ein "biomedizinisches Tattoo" nennen.

Ihr biomedizinisches Tattoo soll vier der am weitesten verbreiteten Krebsarten erkennen, die oft auch spät erkannt werden: Brustkrebs, Lungenkrebs, Prostatakrebs und Darmkrebs.

Die Forscher haben eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, in der sie die Wirksamkeit und Genauigkeit ihres Prototyps an Mäusen und an Schweinehaut getestet haben.

Ihre bisher vielversprechenden Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht.

Wie funktioniert das Implantat?

In den frühesten Stadien der Krebsentwicklung werden die Blutspiegel von Kalzium in einem Phänomen, das als "Hyperkalzämie" bekannt ist, extrem erhöht. Studien haben berichtet, dass 30 Prozent der Personen, bei denen eine Form von Krebs diagnostiziert wurde, eine erhöhte Kalziumkonzentration in ihren Systemen aufweisen.

Das Implantat besteht aus einer Reihe von "genetischen Komponenten", die in Körperzellen eingebaut sind; Sobald es unter die Haut eingeführt wurde, kann dieses Implantat den Kalziumspiegel im Blut überwachen.

Sollten diese Werte abnormal ansteigen, würde Melanin – welches das natürliche Pigment des Körpers ist – die genetisch veränderten Zellen "überfluten" und ihnen das Aussehen eines braunen Maulwurfs geben. So würde der "Träger" sehr früh von irgendwelchen Anzeichen von Krebs alarmiert werden.

"Ein Implantatträger sollte dann einen Arzt aufsuchen, um ihn nach dem Erscheinen des Maulwurfs weiter zu untersuchen", sagt Prof. Fussenegger.

"Der Maulwurf bedeutet nicht, dass die Person wahrscheinlich bald sterben wird", fügt er hinzu. Im Gegenteil, der Träger sollte es einfach als ein frühes Zeichen nehmen, dass sie ihren Gesundheitszustand überprüfen müssen.

Auch das Implantat "ist in erster Linie für die Selbstüberwachung gedacht und damit sehr kosteneffektiv", wie Prof. Fussenegger feststellt.

Sollte jedoch eine Person nicht dem potentiellen Stress ausgesetzt sein wollen, den ein künstlicher "Maulwurf" jederzeit "aufleuchten" könnte und möglicherweise Krebs signalisieren könnte, hätten sie eine andere Möglichkeit.

Prof. Fussenegger und Kollegen haben auch einen alternativen Implantatstil entwickelt, bei dem der farbige Marker der Hyperkalzämie nur unter einem speziellen roten Licht sichtbar wird, ähnlich dem Konzept der "unsichtbaren Tinte".

Dies bedeutet, dass der Implantatträger eine "regelmäßige Kontrolle" benötigt, die von seinem Arzt durchgeführt werden könnte ", sagt Prof. Fussenegger.

Bevorstehende Prüfungen und Drangsalierungen

Die bisher durchgeführten Tests haben bestätigt, dass das Implantat als Diagnosehilfe zuverlässig ist, aber es hat einige Nachteile. Das Hauptproblem besteht darin, dass es keine lange "Haltbarkeit" hat, so dass es wiederholt "aktualisiert" werden müsste.

"Eingekapselte lebende Zellen halten etwa ein Jahr", so Prof. Fussenegger, "anderen Studien zufolge. Danach müssen sie inaktiviert und ersetzt werden."

Ein weiterer Haken ist, dass dieses Implantat bisher nur ein früher Prototyp ist und noch viel mehr Forschung nötig ist, bevor es am Menschen getestet werden kann. Der Weg, das biomedizinische Tattoo für den Gebrauch zur Verfügung zu stellen, ist lang und mühsam.

"Gerade die Weiterentwicklung und klinische Versuche sind aufwändig und teuer, was wir als Forschungsgruppe nicht leisten können", erklärt Prof. Fussenegger und gesteht, dass der gesamte Forschungsprozess über ein Jahrzehnt dauern könnte.

Aber das Warten und die Mühe, fügt er hinzu, ist es definitiv wert, da dies ein Konzept ist, das angepasst werden könnte, so dass es helfen kann, eine Vielzahl von verschiedenen Zuständen – von neurodegenerativen Erkrankungen bis zu hormonellen Störungen – früh zu diagnostizieren.

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