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Elektroden entlarven Tumore

Direkte potentiometrische Bestimmung der Sialinsäurekonzentration auf Zelloberflächen - ein neuer Weg zur Tumordiagnostik?

10.08.2010: Für eine Krebstherapie ist es von entscheidender Bedeutung, das Ausmaß der Krebserkrankung zu kennen. Eine Operation soll das befallene Gewebe vollständig entfernen. Um vereinzelte Tumorzellen zu erwischen, die möglicherweise bereits in das gesunde Gewebe vorgedrungen sind, müssen auch Teile des angrenzenden, gesunden Gewebes und manchmal weitere befallene Organe und Lymphknoten herausgenommen werden. Japanische Forscher um Yuji Miyahara haben nun eine Methode entwickelt, mit der sich krankes Gewebe rasch und einfach von gesundem unterscheiden lässt. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, basiert sie auf einer direkten potentiometrischen Messung eines Tumormarkers auf den Zelloberflächen.

Unsere Körperzellen tragen Ketten aus speziellen Zuckerbausteinen auf ihrer Oberfläche. Sialinsäure ist ein solcher Zuckerbaustein, der häufig an den Enden der Zuckerketten auftritt. Diese Zuckerketten können als Signal zur Erkennung von bestimmten pathologischen Prozessen diesen. So kommt es bei verschiedenen Krebsarten zu einer Überproduktion von Sialinsäure in den Tumorzellen und einer regelrechten Anhäufung der Moleküle in der Zellmembran. Ein solcher Anstieg membrangebundener Sialinsäure lässt sich im Blutserum nachweisen und wird als Test zur Früherkennung von Krebs verschiedentlich eingesetzt.

Das Forscherteam von der Universität Tokio und dem National Institute for Materials Science (Japan) hat nun eine interessante neue Methode zum Nachweis erhöhter Sialinsäuremengen entwickelt, mit der sich rasch, einfach und direkt feststellen lässt, ob eine Gewebeprobe bösartig entartete Zellen enthält und wie stark die Metastasierung eines Tumors bereits ist. Die Forscher nutzen bei diesem potentiometrischen Verfahren die Tatsache, dass Sialinsäure spezifisch an eine Verbindung namens Phenylborsäure (PBS) bindet. Verwandte Zuckermoleküle binden dagegen nicht an PBS. Die Wissenschaftler überzogen Gold-Elektroden mit einer Schicht aus PBS. Kommen die beschichteten Elektroden mit einer Probe in Berührung, die Zellen mit Sialinsäure enthält, binden diese über ihre Sialinsäuremoleküle an das PBS. Zellen, die viele Sialinsäure-Moleküle tragen, binden wesentlich stärker an die Elektrode. Dadurch verändern sich die elektrischen Eigenschaften der Elektrode: Die Änderungen des Oberflächenpotentials der Elektrode werden gemessen und dienen als Maß für die eine Quantifizierung der Sialinsäurekonzentration der Probe.

Für einen Test muss lediglich eine Probe des verdächtigen Gewebes entnommen und suspendiert werden. Dann wird die Anzahl der in einem definierten Volumen der Suspension enthaltenen Zellen bestimmt und die Suspension auf die Elektrode gegeben. Eine sonstige Probenvorbereitung ist nicht notwendig. Parallel zur gängigen Histologie durchgeführt könnte die potentiometrische Untersuchung während einer Operation oder postoperativen Diagnostik rasch ergänzende Hinweise liefern, um die Bösartigkeit von Tumoren und den Grad der Metastasierung zu analysieren.

Originalveröffentlichung: Yuji Miyahara et al.; "Assessment of Tumor Metastasis by the Direct Determination of Cell-Membrane Sialic Acid Expression"; Angewandte Chemie 2010, 122, No. 32, 5626-5629

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