Zeitung Heute : Blick in die Maschinerie der Zelle

Urban Media GmbH

Von Hartmut Wewetzer

Ein Krankenhaus im Berlin des Jahres 2020. Der Patient kommt in die Klinik, weil Krebsverdacht besteht. Eine Gewebeprobe wird entnommen und innerhalb weniger Minuten biochemisch gescannt. Tausende Gene und ihre Produkte werden untersucht. Der Computer zeichnet ein molekulares Profil der Krankheit. Und er schlägt eine Behandlung nach Maß vor.

Zurück in die Gegenwart. Noch ist die molekulare Blitzdiagnose Zukunftsmusik. Der Pathologe untersucht die konservierten, in hauchdünne Scheiben geschnittenen und gefärbten Gewebeproben unter dem Mikros.kop. Patient und Ärzte müssen noch immer darauf vertrauen, dass der Pathologe an den Zellen erkennt, welche Krankheit den Patienten befallen hat. Aber nicht jeder Zelle sieht man ihre Krankheit an.

Doch die Zukunft kommt näher. Das Zauberwort lautet Biochip (siehe Infokasten). Bio- oder Genchips sind etwa daumennagelgroße, mit Erbsubstanz beschichtete Glasplä ttchen. Mit ihnen lässt sich zum Beispiel feststellen, welche Erbanlagen aktiv sind, welche Genprodukte die Zelle herstellt oder welche genetische Spielarten sie besitzt. Das Test-Ergebnis ist ein verwirrendes Muster, das den Fenstern eines Wolkenkratzers bei Nacht gleicht, helle und dunkle Punkte wechseln sich ab. Erst die Computeranalyse setzt die Puzzlesteine zu einem sinnvollen Bild zusammen.

Bislang wurde mühsam ein einzelnes Gen in einer Gewebeprobe untersucht. Nun ist es möglich, gleichsam im Vogelflug einen Überblick über Tausende von Erbanlagen zu gewinnen.

Das ist besonders bei der Krebskrankheit sinnvoll. Denn das zerstörerische Wachstum von Krebszellen beruht nach heutigem Verstä ndnis auf Veränderungen (Mutationen) in den Erbanlagen. In der Krebszelle sind Gene, die das Wachstum bremsen, ausgefallen. Und Erbanlagen, die die Vermehrung stimulieren, sind ständig angeschaltet. Für die genetische Krankheit Krebs sind DNS-Chips deshalb vielversprechend.

Beispiel Brustkrebs: Vier von fünf Frauen, bei denen der Tumor aus der Brust entfernt wurde und bei denen die Lymphknoten noch nicht befallen waren, bleiben nach einer zusätzlichen Bestrahlung dauerhaft geheilt. Nur bei 20 Prozent treten nach Operation und Bestrahlung Tochtergeschwülste auf. Vorsichtshalber werden die Frauen zusätzlich mit Chemotherapie behandelt – 80 Prozent von ihnen also umsonst.

Ein Forscherteam vom niederländischen Krebsinstitut und der Biotechnik-Firma Rosetta Inpharmatics durchleuchtete nun 25000 Erbanlagen in den Tumorzellen mit Hilfe der Chip-Technik und filterte 70 wichtige Gene heraus, die das weitere Verhalten des Krebses – Rü ckfall oder nicht – besser als bisher voraussagen konnten. In Zukunft wird es vielleicht möglich sein, Frauen die belastende Chemotherapie „auf Verdacht“ zu ersparen.

Beispiel Lymphknotenkrebs: Forscher der Harvard Medical School und dem Massachusetts Institute of Technology in Boston untersuchten knapp 7000 Gene von Patienten mit diffus-großzelligem B-Zell-Lymphom, der häufigsten Form von Lymphknotenkrebs bei Erwachsenen. Die Wissenschaftler setzten ein „ lernendes“ Computerprogramm ein, das zwei verschiedene genetische Formen dieses Tumors zutage förderte: Je nach Variante leben nach fünf Jahren noch zwölf Prozent oder 70 Prozent der Patienten. Unter dem Mikroskop unterscheiden sich die Zellen der beiden Patientengruppen überhaupt nicht – erst die Chip-Technik förderte die Unterschiede zutage.

Das gleiche Forscherteam um Eric Lander und Todd Golub sammelte mehr als 200 Gewebeproben von Tumoren und knapp 100 Proben gesunden Gewebes und untersuchte Unterschiede bei der Aktivität von etwa 16000 Genen. Es gelang, aufgrund des unterschiedlichen genetischen Profils knapp 80 Prozent der Gewebeproben bestimmten Tumorarten richtig zuzuordnen.

Ein „ extrem hohes Potenzial“ attestiert auch der Pathologe an der Berliner Charité, Manfred Dietel, den Gen-Chips. „Es wird bald viel einfacher sein, Krebszellen darauf zu testen, ob sie gegen bestimmte Medikamente empfindlich sind.“ Auf diese Weise könne man den Patienten überflüssige Therapien ersparen. Daneben erleichtern Genchips die Suche nach neuen Arzneien, führen sie die Forscher doch zu besonders auffälligen Erbanlagen.

Aber das Verfahren wirft derzeit noch eine Reihe technischer Fragen auf. Das beginnt mit der Konservierung. Die herkömmliche Behandlung von Probengewebe mit Formalin funktioniert für die neue Technologie nicht, weil dabei RNS – ein wichtiger Bestandteil der Zelle, der für den Chip-Test entscheidend ist – zerstört wird. Stattdessen muss das Gewebe gefroren oder mit Alkohol behandelt werden.

Vor allem aber muss das richtige Gewebe mit dem Gen-Chip getestet werden. Denn Tumorzellen sind oft von gesunden Zellen umgeben. Werden gesunde und kranke Zellen zusammen getestet, fällt das Ergebnis weniger präzise aus. Inzwischen gibt es jedoch ein Verfahren, bei dem das Gewebe unter dem Mikroskop begutachtet werden kann. Anschließend werden die Zellen mit einem winzigen Laserskalpell herausgeschnitten.

Ein weiteres Problem ist die Tatsache, dass ein Tumor mit seinen Millionen oder Milliarden von Zellen genetisch gesehen nicht aus eineiigen Zwillingen mit gleichem Erbgut besteht, sondern in sich verschieden sein kann. Diese genetische Vielfalt erschwert nicht nur die Behandlung, sondern macht auch die Auswertung eines Genchips schwieriger.

Eine neue Spielart von Biochips sind Proteinchips. Proteine (Eiweiße) sind jene Produkte, die die Zelle nach den Bauanleitungen der Gene herstellt – es sind die „Arbeitspferde“ der Zelle. Wenn es möglich wäre, ihre Zahl und Aktivität nachzuweisen, hätte man einen mindestens genausoguten, wenn nicht sogar besseren Überblick über die Zelle als mit Hilfe der Genchips. Eine Möglichkeit besteht darin, den Chip mit Tausenden verschiedener Antikörper zu beträufeln. Antikörper sind Eiweiße, die sich an bestimmte Moleküle binden und es so „erkennen“. Mit Hilfe der Antikörper könnte man feststellen, welche Eiweiße die Zelle herstellt – ein weiterer Blick in die Maschinerie der Zelle.

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