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11.12.07 Radioaktiv markierte Aminosäure für Diagnose von Krebs

Molekül-Sonde für eine präzise Krebsdiagnostik

Beim empfindlichsten bildgebenden Verfahren für die Krebsdiagnostik werden radioaktiv markierte Moleküle eingesetzt, die im Körper des Patienten zum Tumor oder zu den Metastasen wandern. Die Strahlung kann von außen gemessen werden und liefert dreidimensionale Bilder vom Stoffwechsel der Krebszellen. Im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) wurde eine solche Molekül-Sonde auf der Basis einer Aminosäure entwickelt. Jüngste Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift "The Journal of Nuclear Medicine" veröffentlicht wurden, zeigen, dass diese Sonde für die Erkennung einiger Tumore besser geeignet ist als die üblicherweise verwendeten Zuckermoleküle.

Abb. 1: Synthese von 18F-OMFD

Moderne Tumorforschung will die Ursachen und Zusammenhänge von Krebserkrankungen auf der Ebene von Molekülen und Zellen verstehen, um neue und bessere Ansatzpunkte für die Therapie der Volkskrankheit Krebs zu finden. Im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf wird hierfür die Methode der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) eingesetzt, da diese exzellent dafür geeignet ist, biochemische Prozesse in krankem Gewebe im lebenden Körper sichtbar zu machen. Heute wird bei den meisten PET-Untersuchungen ein radioaktiv markierter Zucker verabreicht. Der Einsatz dieses Zuckers findet bei den Tumoren seine Grenzen, die wenig oder keinen Zucker verbrauchen. Zudem spielt Zucker auch bei entzündlichen Prozessen eine Rolle, sodass sich der Arzt für die genaue Diagnose - Entzündung oder Tumor? - oft nicht allein auf den PET-Zucker verlassen kann.

Tumorzellen benötigen zum Wachsen viele essentielle Aminosäuren. Hierauf baut das Institut für Radiopharmazie im FZD bei der Entwicklung neuer Molekül-Sonden. Solch ein im Institut erforschtes und mittlerweile erhältliches radioaktives Arzneimittel befindet sich für Hirntumore schon heute im Einsatz. Es handelt sich um eine mit radioaktivem Fluor markierte Aminosäure (18F-OMFD), die sehr spezifisch an die Oberfläche von Zellen bestimmter Hirntumore andockt und sie mit Hilfe der PET-Methode sichtbar macht. Neue Untersuchungen an Tumorzellkulturen (in vitro) und erste Versuche am Tumormausmodel (in vivo) zeigten, dass die radioaktive Sonde des FZD auch für die Bildgebung eines weiteren Tumortyps geeignet ist. Es handelt sich hierbei um ein Plattenepithelkarzinom aus der Kopf-Hals-Region. Diese Tumorzellen nehmen im Experiment viel mehr von der Molekül-Sonde auf als andere Zellen, weshalb sie als mögliche neue Diagnosesubstanz für diesen Tumortyp geeignet scheint.

Abb. 2: Die Doktorandin Susann Wolff (im Vordergrund) bei der Vorbereitung eines radiopharmazeutischen Tests.
Quelle: FZD

Die Biologin Dr. Cathleen Haase setzte die Substanz zudem für eine tumorbiologische Fragestellung ein. Sie interessierte sich dafür, wie genau Aminosäuren zu Krebszellen transportiert werden. Dafür untersuchte sie ein bestimmtes System, das so genannte L-Aminosäure-Transportsystem (LAT). Im Ergebnis ihrer molekularbiologischen Untersuchungen konnte sie zeigen, dass L-Aminosäure-Transporter an der Oberfläche von Krebszellen häufiger verankert sind als andere Aminosäure-Transporter. Ihre Experimente belegen ganz konkret, dass die Aminosäure-Transporter LAT-1 und LAT-4 für das Wachstum verschiedenster Tumore von besonderer Wichtigkeit sind und, darüber hinaus, dass die Rossendorfer Molekülsonde in den Tumorzellen über genau diese Transporter aufgenommen wird. Da man die Sonde anschließend von außen mit Hilfe der PET-Methode sichtbar machen kann, ist sie sehr gut dafür geeignet, die Rolle von Aminosäuren und ihren Transportsystemen für das Wachstum von Tumoren im lebenden Körper zu erforschen.

Dr. Cathleen Haase kommentiert: "Die Zellen des humanen Plattenepithelkarzinoms aus dem Kopf-Hals-Bereich sind schwach differenziert - im Gegensatz zu einem zweiten Tumortyp, den wir untersucht haben. Dieser Tumortyp, ein Adenokarzinom, wächst immer aus Drüsengewebe und ist deshalb stark differenziert. Allerdings haben wir hier noch Forschungsarbeit zu leisten. Da der Tumor der Kopf-Hals-Region sehr aggressiv ist, hoffen wir, dass wir mit unserer Sonde zur sicheren und frühzeitigen Diagnose beitragen können. Die Substanz hilft uns zugleich dabei, den Grundmechanismus von Krebszellen auf molekularer Ebene noch besser zu verstehen. Letztendlich ist es unser Ziel, für jeden Tumortyp eine spezifische Molekülsonde zu entwickeln".

Quelle:

L-Type Amino Acid Transporters LAT1 and LAT4 in Cancer: Uptake of 3-O-Methyl-6-18F-Fluoro-L-Dopa in Human Adenocarcinoma and Squamous Cell Carcinoma In Vitro and In Vivo
C. Haase, et. al., J. Nuc. Med. 2007, DOI: 10.2967/jnumed.107.043620

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Radioaktiv markierte Aminosäure für Diagnose von Krebs
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2007dez/krebsdiagnostik.shtm)

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