Sie haben bösartige Merkmale, die sie außer Kontrolle geraten lassen – so beginnen Krebszellen schließlich zu wuchern und bilden einen Tumor in einem bestimmten Gewebe des Körpers. Doch das problematische Geschehen ist oft nicht auf den Entstehungsort beschränkt: Krebszellen lösen sich von dem Tumor und gelangen in den Blutstrom. Die meisten überleben zwar nicht, aber diejenigen, die es doch schaffen, können zum Saatgut neuer Krebstumore avancieren: Aus ihnen bilden sich die gefürchteten Metastasen, die oft gefährlicher sind als der Primärtumor. Dies bedeutet, dass aus Blut gewonnene Krebszellen bessere Informationen für die Planung von Behandlungen liefern könnten als solche aus einer herkömmlichen Biopsie, sagen die Forscher um Sunitha Nagrath von der University of Michigan in Ann Arbor.
Wie sie erklären, ist die Freisetzungsrate von Tumoren teils beachtlich hoch: In nur einer Minute können mehr als 1000 Krebszellen in den Blutkreislauf gelangen. Nagrath und ihr Team haben in den vergangenen Jahren bereits Techniken entwickelt, um diese zirkulierenden Zellen mithilfe von spezifischen Antikörpern aus Blutproben zu fischen. Doch bisher war die Ausbeute dabei häufig gering. Selbst bei Patienten mit fortgeschrittenem Krebs gelingt es manchmal nicht, Krebszellen aus Blutproben herauzufiltern.
Wie lässt sich die Ausbeute erhöhen?
So entstand die Idee, Blut kontinuierlich in das Nachweisgerät laufen zu lassen, um mehr Ausbeute zu ermöglichen. Konkret heißt das: Im Rahmen von ein paar Stunden wird einem Patienten über einen Venenzugang fortlaufend Blut entnommen, das in das Analysegerät läuft und anschließend wieder zurück in die Vene. Das Kernstück ist eine Art Chip, der in Nagraths Labor bereits zuvor entwickelt wurde. Er besteht aus dem Nanomaterial Graphenoxid in Kombination mit Molekülketten, die mit Krebs-spezifischen Antikörpern bestückt sind. Sie reagieren gezielt auf die vorbeiwandernden Krebszellen im Blut und halten sie fest. Wie die Forscher erklären, kann der Chip anschließend auch zum Züchten der gefangenen Krebszellen verwendet werden, um größere Proben für weitere Analysen der Krebs-Merkmale zu erzeugen.
Blut kontinuierlich durch das System laufen zu lassen, scheint eine naheliegende Lösung zu sein – doch wie die Forscher berichten, steckte der Teufel im Detail. “Es war schwierig alle Komponenten in ein einziges Gerät zu integrieren und vor allem sicherzustellen, dass das Blut nicht gerinnt, die Zellen den Chip nicht verstopfen und dass das gesamte Gerät vollständig steril ist”, sagt Co-Autor Tae Hyun Kim. So entwickelten sie Verfahren zum Mischen des Blutes mit Heparin in dem Gerät – einem Medikament, das die Gerinnung verhindert. Außerdem entwickelten sie Sterilisationsmethoden, die Bakterien abtöten, ohne aber die Antikörper auf dem Chip zu beschädigen. Abgerundet wird das Konzept von Elektronik und kleinen Pumpen, die das Blut befördern. So ist ein Gerät entstanden, das am Handgelenk getragen werden könnte, während es mit einer Vene im Arm verbunden ist.
