Krebs erkennen durch Farbumschlag

Das Prinzip von Liquid Biopsy ist, eine Krebserkrankung nicht anhand von Gewebebiopsien nachzuweisen, sondern anhand von Tumorzellen oder deren DNA im Blut. Bisher gestaltet es sich aber schwierig, die DNA von gesunden Zellen von der von Krebszellen zu unterscheiden.

Hierfür fand das Team um Sina eine einfache Lösung: Es suchte nicht nach krebstypischen Mutationen im Genom, sondern nach einem anderen Charakteristikum, der DNA-Methylierung. Methylgruppen sind normalerweise im gesamten Genom zu finden, relativ regelmäßig über die DNA verteilt. Ihre Aufgabe ist es, die Aktivität der Gene mit zu regulieren. Die DNA von Tumorzellen ist dagegen über weite Strecken frei von Methylgruppen, während sich in einzelnen Regionen Cluster von ihnen befinden. Diese Verteilung, die die Forscher als »methylation landscape« (Methylscape) bezeichnen, kommt bei fast allen Krebszellen vor und könnte daher als Biomarker dienen.

Die Forscher untersuchten, inwiefern das Methylierungsmuster die physikalisch-chemischen Eigenschaften der DNA verändert. Sie stellten fest, dass sich Krebsgenome von den Genomen normaler Zellen in ihrem Lösungsverhalten und in ihrer Affinität zu Gold deutlich unterscheiden. DNA-Fragmente von Tumorzellen bilden in Lösung eine 3D-Nanostruktur aus, die eine hohe Affinität zu Gold hat. »Wir haben einen einfachen Test mit Gold-Nanopartikeln entwickelt, die sofort die Farbe wechseln, wenn die 3D-Nanostruktur vorhanden ist«, erklärt Seniorautor Professor Dr. Matt Trau in einer Mitteilung der Universität. Zudem lässt sich der Methylscape-Unterschied auch elektrochemisch nachweisen. Beide Tests untersuchten die Forscher anhand von insgesamt 200 Proben – Gewebe oder Plasma – von Krebspatienten mit verschiedenen Tumorarten und gesunden Personen.

Der elektrochemische Assay konnte Tumor-DNA mit einer Genauigkeit von fast 90 Prozent erkennen. Der kolorimetrische Test, bei dem das Ergebnis mit dem bloßen Auge anhand eines Farbwechsels zu erkennen ist, erreichte eine Genauigkeit von 77 Prozent bei Gewebe und 73 Prozent bei Plasmaproben.

Die Forscher hoffen, einen einfachen und preiswerten Test zur Identifizierung von Krebszellen entwickelt zu haben. Dieser kann aber nur das Vorliegen einer Krebserkrankung nachweisen; Art des Tumors oder Stadium der Erkrankung müssten durch andere Methoden ermittelt werden. Bevor ein solcher Methylscape-Test in die klinische Anwendung kommt, seien noch Verbesserungen der Methode und weitere Untersuchungen an größeren Kohorten nötig, schreiben die Forscher.