Gliome werden oft erst nach Auftreten erster Symptome entdeckt – und sind dann meist schon weit fortgeschritten. Mit Hilfe eines speziellen Urintests könnte die Diagnose in Zukunft deutlich früher gelingen.
Eine Gruppe unter Leitung von Forschern der Universität Nagoya in Japan hat eine Technologie entwickelt, mit der zellfreie DNA (cfDNA) auf Nanodraht-Oberflächen aus dem Urin aufgefangen und freigesetzt werden kann. Durch die Extraktion dieser DNA konnten sie erfolgreich die IDH1-Mutation nachweisen, eine charakteristische genetische Mutation von Gliomen. Ihre Ergebnisse erhöhen die Wirksamkeit von Tests zur Krebserkennung mit Urin und wurden in der Zeitschrift Biosensors and Bioelectronics veröffentlicht.
Hirntumoren werden oft erst nach dem Auftreten von Symptomen, wie Lähmungen der Gliedmaßen, untersucht. Aber selbst, wenn sie entdeckt werden, sind sie oft so weit fortgeschritten, dass es schwierig ist, sie durch eine Operation zu entfernen. Zu den tödlichsten dieser Tumoren gehören Gliome. Diese Tumoren haben eine durchschnittliche Überlebenszeit von nur 12–18 Monaten; für eine Überlebenschance ist daher eine frühzeitige Erkennung wichtig. Da viele Patienten im Rahmen von Routineuntersuchungen Urinproben abgeben, könnten diese Proben effektiv für die Suche nach Anzeichen von Hirntumoren genutzt werden.
Ein Merkmal von Hirntumoren ist das Vorhandensein von cfDNA, kleinen DNA-Partikeln, die freigesetzt werden, wenn der Tumor seine Zellen verjüngt und alte, geschädigte Zellen entsorgt. Normalerweise wird die cfDNA des Wirts von Makrophagen beseitigt, aber im Falle von Krebszellen teilen sich die Zellen so schnell, dass ein Überschuss an cfDNA übrigbleibt, der mit dem Urin ausgeschieden wird.
„Der Nachweis dieser Zellen als nichtinvasive Methode zur Überprüfung auf Krebs wurde von der US Food and Drug Administration für die Krebsvorsorge, Diagnose, Prognose und Überwachung des Krebsverlaufs und des Ansprechens auf die Behandlung zugelassen“, sagt Prof. Takao Yasui, Mitglied der Forschungsgruppe. „Ein großer Engpass ist jedoch das Fehlen von Techniken zur effizienten Isolierung von cfDNA aus Urin, da die ausgeschiedene cfDNA kurz, fragmentiert und von geringer Konzentration sein kann.“
Urintests identifizieren Hirntumore, indem sie mit Hilfe von Nanodrähten krebsbedingte extrazelluläre Vesikel und DNA einfangen. Credit: Takao Yasui.
Um dieses Problem zu lösen, hat sein Team eine Catch-and-Release-Methode auf Zinkoxid-Nanodraht-Oberflächen (ZnO) entwickelt, um cfDNA und extrazelluläre Vesikel aus Gliomen einzufangen. ZnO wurde ausgewählt, weil sich Wassermoleküle an der Oberfläche von ZnO-Nanodrähten anlagern. Diese Wassermoleküle bilden dann Wasserstoffbrücken mit der cfDNA in der Urinprobe. Die gebundene cfDNA kann dann ausgewaschen werden, so dass die Forscher Spuren davon in einer Probe isolieren können. „Es ist uns gelungen, cfDNA im Urin zu isolieren, was mit herkömmlichen Methoden äußerst schwierig war“, so Yasui.
„In einem früheren Experiment haben wir zwar gezeigt, dass unsere Nanodrähte extrazelluläre Krebsvesikel einfangen können, die wir auch in dieser Probe gefunden haben, aber das Überraschende war, dass wir mit einer ähnlichen Technik auch cfDNA einfangen konnten. Als wir die cfDNA extrahierten, wiesen wir die IDH1-Mutation nach, eine charakteristische genetische Mutation, die in Gliomen vorkommt. Dies war für uns sehr aufregend, da dies der erste Bericht über den Nachweis der IDH1-Mutation aus einer Urinprobe von nur 0,5 ml ist.“
„Obwohl wir Gliome getestet haben, eröffnet diese Methode neue Möglichkeiten für den Nachweis von Tumormutationen. Wenn wir wissen, nach welcher Art von Mutation wir suchen müssen, können wir unsere Technik leicht auf andere Arten von Tumoren anwenden, insbesondere auf solche, die mit herkömmlichen Methoden nicht isoliert werden können“, sagt Yasui.
Dieser Artikel basiert auf einer Pressemitteilung der Nagayo University. Die Studie haben wir euch hier und im Text verlinkt.
Bildquelle: Jonathan Zerger, Unsplash
