Neue Bildgebungstechnik kann Hautkrebs ohne invasive Biopsie erkennen
Vom National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering finanzierte Forscher haben eine nichtinvasive Bildgebungstechnik entwickelt, die Hautkrebs ohne chirurgische Biopsie genau erkennt. Die Multiphotonenmikroskopie von Mitochondrien — kleine Organellen, die Energie in Zellen produzieren — identifizierte Melanome und Basalzellkarzinome genau, indem abnormale Cluster von Mitochondrien bei beiden Arten von Hautkrebs nachgewiesen wurden.Hautkrebs ist die häufigste Krebsart in den USA und die meisten Arten von Hautkrebs sind gut behandelbar, besonders wenn sie früh erkannt werden. „Die hier entwickelte Technologie hat das Potenzial, die Erkennung von Hautkrebs in sehr frühen Stadien extrem schnell und machbar zu machen“, sagt Behrouz Shabestari, Ph.D., Direktor des NIBIB-Programms für optische Bildgebung und Spektroskopie. „Anstatt eine Biopsieprobe zu entnehmen, die von einem Pathologen verarbeitet und dann unter einem Mikroskop untersucht werden muss, wird bei diesem System einfach durch das Mikroskop auf die Haut des Patienten geschaut und innerhalb von Minuten festgestellt, ob sie krebsartig ist oder nicht.“
Eine Gruppe internationaler Mitarbeiter unter der Leitung der Co-Senior-Autorin Irene Georgakoudi, Ph.D., in der Abteilung für Biomedizinische Technik an der Tufts, fand heraus, dass sich Mitochondrien in gesundem und krebsartigem Gewebe sehr unterschiedlich verhalten. Sie verwendeten eine Lasermikroskopie-Technik, die die Eigenschaften eines Schlüsselmoleküls in Mitochondrien, Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NADH), nutzt, das für die Energieproduktion von zentraler Bedeutung ist. Sie fanden heraus, dass NADH, das auf natürliche Weise fluoresziert, ohne Farbstoff oder Kontrastmittel in die gescreenten Personen zu injizieren, mithilfe der Multiphotonenmikroskopie nachgewiesen werden kann, um diagnostisch nützliche Informationen über die Organisation der Mitochondrien in Hautzellen bereitzustellen.
„Das System ermöglicht es uns, sehr hochauflösende Bilder von einzelnen Zellen zu erhalten, ohne das Gewebe physisch schneiden zu müssen“, erklärt Georgakoudi. „Mit dieser Technik fanden wir heraus, dass in normalen Zellen die Mitochondrien in einem netzartigen Muster in der Zelle verteilt sind. Umgekehrt zeigen krebsartige Hautzellen ein sehr unterschiedliches Muster, wobei die Mitochondrien in Klumpen oder Clustern typischerweise in der Mitte der Zelle entlang der Grenze des Zellkerns gefunden werden.“
Georgakoudi schätzt, dass dieser Test innerhalb von fünf Jahren routinemäßig in Arztpraxen eingesetzt werden könnte, obwohl der Preis von 100.000 US-Dollar für den in diesem Mikroskop verwendeten Laser die medizinischen Einrichtungen einschränken könnte, die eine solche Investition tätigen könnten. „Kostengünstigere Laser zeichnen sich ab“, schließt Georgakoudi. „Dieser Ansatz würde es einem Arzt jedoch ermöglichen, eine schnelle Diagnose zu stellen und sofort mit der Behandlung zu beginnen, was letztendlich die mit diesen sehr häufigen Krebsarten verbundenen Gesundheitskosten senken könnte.“
Die Forscher des Department of Biomedical Engineering der Tufts University, des Laser Microbeam Program und der Abteilung für Dermatologie der University of California Irvine, des Department of Biomedical Engineering der University of Arkansas und des Department of Preventive Medicine in Malaga, Spanien, berichteten in der November 2016-Ausgabe von Science Translational Medicine über ihre Ergebnisse.1
Diese Forschung wurde von den National Institutes of Health durch den Zuschuss # P41EB015890 des National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering finanziert. Zusätzliche Mittel wurden von der American Cancer Society, der Alexander S. Onassis Public Benefit Foundation und der Arnold and Mabel Beckman Foundation bereitgestellt.
1. Die Bildgebung der mitochondrialen Dynamik in der menschlichen Haut zeigt eine tiefenabhängige Hypoxie und ein malignes Potenzial für die Diagnose. Pouli D, Balu M, Alonzo CA, Liu Z, Quinn KP, Rius-Diaz F, Harris RM, Kelly KM, Tromberg BJ, Georgakoudi I. Sci Transl Med. November 2016