05.03.2012
Neue chipbasierte Methode zur raschen, empfindlichen Isolierung von Krebszellen aus Blut
Bereits im Frühstadium einer Krebserkrankung befinden sich einzelne Krebszellen im Blut. Bestimmte Untergruppen dieser zirkulierenden Tumorzellen können Auslöser für Metastasierungen sein. Bei Brustkrebs ist bekannt, dass diese sich von den ursprünglichen Tumorzellen unterscheiden können, eine Therapie überleben und später zu einem Rückfall führen können. Entsprechend aufschlussreich kann es sein, sie im Blut nachzuweisen und genauer zu untersuchen. Forscher von der University of Washington (Seattle, USA) beschreiben in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun eine neue chipbasierte Methode, mit der sich winzige Konzentrationen solcher Zellen in Blut bestimmen und isolieren lassen.
Der Nachweis zirkulierender Tumorzellen ist eine große Herausforderung, denn es gilt, eine so geringe Menge wie 1 bis 10 Zellen pro Milliliter Blut zu finden - in Anwesenheit großer Mengen roter Blutkörperchen und anderer Zellen. Konventionelle Methoden können dies nicht leisten. Die Wissenschaftler um Daniel T. Chiu haben nun ein mikrofluidisches System entwickelt, mit dem 1 Milliliter Blut innerhalb von nur 20 Minuten untersucht werden kann. Erfolgsgeheimnis ist die Idee, die Probe virtuell in Aliquots (Untervolumina) zu unterteilen und diese auf die An- oder Abwesenheit der gesuchten Zelltypen zu untersuchen.
Zunächst wird das Blut mit fluoreszierenden Antikörpern markiert, die charakteristisch an die gesuchten Tumorzellen binden. Anschließend wird die Probe durch ein System von Mikrokanälchen geleitet. Dabei passiert sie eine Zone, die von einem Laser beleuchtet ist. Die Ausdehnung dieser Zone bestimmt das Volumen des virtuellen Aliquots, 2 Nanoliter erwiesen sich als günstig. Der Laser bringt den Marker zum fluoreszieren, falls markierte Zellen anwesend sind. So wird unterschieden, ob das Aliquot eine (oder mehrere) der gesuchten Zellen enthält oder nicht. Fluoresziert das Aliquot, wird es automatisch in ein anderes Kanälchen weitergepumpt als die nichtfluoreszierenden Volumina. Die positiven Aliquots gelangen in eine Kammer, wo sie filtriert werden. Rote Blutkörperchen und der Hauptteil der Blutzellen gehen durch den Filter durch. Tumorzellen sind größer und werden zurückgehalten. Sie können auf dem Filter gezählt, mikroskopiert oder mit einer Mikropipette lebend zur weiteren Untersuchung abgenommen werden. Mithilfe eines weiteren Markers lassen sich zudem bestimmte Subpopulationen identifizieren, z.B. Tumorstammzellen.
Experimente mit Blut, das mit einer bekannten Zahl von Brustkrebszellen versetzt war, ergab eine Wiederfindungsrate von 93 Prozent und keine falsch-positiven Anzeigen. Auch reale Blutproben von Patientinnen wurden untersucht und die Resultate mit denen eines klinisch etablierten Systems verglichen. Dabei erwies sich das neue mikrofluidische System als wesentlich empfindlicher. Das neue Verfahren eröffnet interessante Potenziale für die Therapieüberwachung, Nachsorge und Früherkennung von Krebserkrankungen.
Quelle: Angewandte Chemie