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Neuartige optische Sonden für die Tumordiagnostik

Das am 25. Mai 2009 gestartete Verbundprojekt OPTOPROBE hat sich zum Ziel gesetzt, Tumore bedeutend früher zu erkennen und zu behandeln als das bisher der Fall war. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das aus sechs Partnern bestehende Projekt mit über 2,6 Mio. Euro. Zu den bundesweit aktiven Partnern gehört auch das Tuttlinger Unternehmen KARL STORZ, das medizinische Instrumente und Geräte herstellt und vermarktet.

Das BMBF fördert im Forschungsschwerpunkt Biophotonik seit dem Jahr 2002 Verbundprojekte, in denen Wissenschaft und Industrie optische Lösungen für biologische und medizinische Probleme erarbeiten.

Ziel des Konsortiums OPTOPROBE über drei Jahre Forschungsarbeit ist die Entwicklung intelligenter Sonden und ihre Integrierung in ein Endoskop-basiertes diagnostisches System, das neben der Diagnostik auch die simultane, laserinduzierte Zerstörung des Tumors während des Eingriffs ermöglichen soll. Das Transferprojekt beinhaltet die umfassende Entwicklung eines neuen diagnostischen Verfahrens, wobei die einzelnen Aufgaben der Partner wie ein Puzzle zusammengesetzt werden. Dies geschieht von der Identifizierung einer Zielstruktur über die Bereitstellung der benötigten Reagenzien und Diagnostika bis hin zur Geräteentwicklung sowie der Erprobung, Anwendung und Martkeinführung.

Kernstück des Projekts ist die Entwicklung „intelligenter“ Sonden mittels eines molekularen Evolutionsverfahrens. Abhängig von der Zielstruktur werden spezifische Peptide (Aminosäureketten) synthetisiert und auf definierte Eigenschaften hin analysiert. Die Testergebnisse werden in ein lernendes Computerprogramm eingespeist, das neue Peptidmoleküle für die Untersuchung vorschlägt. Dazu werden die Ursprungspeptide in Abhängigkeit von ihrer Qualität untereinander gekreuzt, um so Eigenschaften wie Bindung und Zielstruktur, Stabilität des Moleküls oder Zelldurchlässigkeit zu optimieren und an Nachfolgegenerationen weiterzugeben.

Rot fluoreszierende, partikuläre Tumorsonden binden auf stark entartete kultivierte Darmkrebszellen. © FZB

Das Verfahren entspricht damit dem Evolutionsprizip und erlaubt neben der gezielten Kreuzung auch Evolutionssprünge wie Punktmutation durch zufällig gesteuerten Aminosäureaustausch. Die derart optimierten Peptide werden anschließend mit Funktionen versehen, die z.B. das An- und Abschalten dieser Sonden erst nach Bindung an die Zielstruktur ermöglichen. Durch die Kopplung an Fluoreszenzfarbstoffe wird die Detektion der Sonden durch ein angepasstes Mehrkanalfluoreszenzendoskop ermöglicht.

Das langfristige Ziel von OPTOPROBE ist die Verfügbarkeit von peptidbasierten Sonden mit einem darauf abgestimmten Endoskop für die Detektion von kleinsten (unter 1mm Durchmesser) Darmtumoren, Kehlkopf- und Lungentumoren sowie OP-begleitende Schnelldiagnostik. Die weiteren Planungen sehen die Kombination des Systems mit einer thermischen Therapie (laserinduzierte Zerstörung des Tumors) vor, die dem Patienten dadurch eine Operation mit größerem Risiko ersparen wird.

Weiterführende Informationen:
Dr. Andreas Frey
Forschungszentrum Borstel
Tel.: 04537 / 188562
E-Mail: afrey(at)fz-borstel.de

 

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/pm/neuartige-optische-sonden-fuer-die-tumordiagnostik