Experimentelle Xenon-Kernspin­tomographie spürt entartete Zellen auf

Berlin – Zellen mit bestimmten Zuckerverbindungen mittels der neuartigen Xenon-Kernspintomographie zu lokalisieren ist Wissenschaftlern am Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) gelungen. „Die neue Methode eröffnet die Möglichkeit, Krebs- und Entzündungsherde auch tief in den Gewebsschichten aufzuspüren“, erläutert die Arbeitsgruppe um Christian Hackenberger und Leif Schröder in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie (doi 10.1002/ange.201410573).

Zu den charakteristischen Eigenschaften von Zellen gehören nicht nur Gene und Proteine, sondern auch Glykane – komplexe Zuckerverbindungen, mit denen ihre Oberflächen gespickt sind. Bei Krebs oder Entzündungsprozessen ändert sich auch die Struktur der Glykane auf den Zelloberflächen. So findet man auf Tumorzellen beispielsweise vermehrt Sialinsäuren vor – und je mehr Sialinsäuren eine Krebszelle trägt, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit für die Bildung von Metastasen.

„Schon seit Jahren gab es Versuche, mit bestimmten Zuckerbausteinen markierte Glykane auch durch Kontrastmittel im Kernspintomographen sichtbar zu machen, doch mit den herkömmlichen Methoden sind sie nicht aufspürbar, weil sie nicht selektiv genug markiert werden konnten“, erläutert Chris Witte, einer der beiden Erstautoren der Arbeit.

Das könnte sich nun ändern, denn es ist den FMP-Forschern gelungen, in einem Modellsystem Zellen anhand markierter Sialinsäuren mittels Kernspintomographie zu lokalisieren.

Dafür hat der Physiker Leif Schröder am FMP an der sogenannten Xenon-Kernspin­tomographie gearbeitet. Bei der herkömmlichen Kernspintomographie nutzt man die Eigenschaft von Wasserstoffatomen aus, in starken Magnetfeldern selbst zu winzigen Magneten zu werden, die dann mit Radiowellen in Resonanz treten können und so Signale aussenden. Die Xenon-Kernspintomographie dagegen setzt als Signalgeber hyperpolarisiertes Xenon Edelgas ein, das 100.000-fach stärkere Signale als Wasserstoff aussendet.

Durch die Zusammenarbeit mit dem Chemiker Christian Hackenberger ist nun klargeworden, dass sich die Xenon-Kernspintomographie auch dafür eignet, Glykane in undurchsichtigen größeren Organismus zu erforschen.

Die markierten Zellen leuchteten dabei im Xenon-Kernspintomographen auf und es entstanden Aufnahmen, in denen sich markierte Zellen von anderen deutlich im Kontrast abgrenzten.

Zwar wurden die Zellen bisher nur in einer eigens gebauten Apparatur lokalisiert, die als Modell für ein Organ oder einen ganzen Organismus dient. Trotzdem zeigt das Experiment laut den Forschern das Potenzial der Methode, die Glykanmuster in lebenden Säugetieren zu orten.

hil