Neues Verfahren: Vom Gendopingnachweis zur Darmkrebsdiagnostik

Sport­me­di­zi­ner der Johan­nes Guten­berg-Uni­ver­si­tät Mainz (JGU) ent­wi­ckeln zusam­men mit der Uni­ver­si­täts­me­di­zin Mainz ein neu­es ultra-sen­si­ti­ves Nach­weis­ver­fah­ren für Krebs­erb­sub­stanz im Blut.

Obwohl sich die Krebs­dia­gnos­tik und Krebs­the­ra­pie in den letz­ten Jah­ren rapi­de ver­bes­sert haben, geht der­zeit rund die Hälf­te der Todes­fäl­le in Deutsch­land noch auf Krebs­er­kran­kun­gen zurück. Eine der Krebs­ar­ten, die in west­li­chen Indus­trie­na­tio­nen beson­ders auf dem Vor­marsch ist, ist der Darm­krebs. Darm­krebs ist noch vor Brust­krebs die Krebs­art, die erwie­se­ner­ma­ßen am bes­ten auf eine inten­si­vier­te Sport­the­ra­pie beglei­tend zur Krebs­ope­ra­ti­on und auch schon beglei­tend zur Che­mo­the­ra­pie anspricht.

Regel­mä­ßi­ges Trai­ning für rund 30 Minu­ten fünf­mal die Woche konn­te in Stu­di­en die Krebssterb­lich­keit nach einer Dick­darm­krebs­ope­ra­ti­on bereits um 50 Pro­zent sen­ken. Aber auch schon mit deut­lich weni­ger Bewe­gung kön­nen Pati­en­ten nach­weis­lich pro­fi­tie­ren“, sagt Prof. Peri­kles Simon von der JGU. „Damit ist der Darm­krebs die Krebs­art, um die wir uns in der Sport­me­di­zin in den nächs­ten Jah­ren am inten­sivs­ten küm­mern müs­sen“, ergänzt Simon, Lei­ter der Abtei­lung Sport­me­di­zin, Prä­ven­ti­on und Reha­bi­li­ta­ti­on am Insti­tut für Sport­wis­sen­schaft der JGU.

In einem For­schungs­ver­bund mit der Kli­nik für Anäs­the­sio­lo­gie unter Lei­tung von Prof. Chris­ti­an Wer­ner und der Kli­nik für All­ge­mein-, Vis­ze­ral- und Trans­plan­ta­ti­ons­chir­ur­gie unter Lei­tung von Prof. Hau­ke Lang haben die Main­zer Sport­me­di­zi­ner jetzt einen ers­ten Schritt getan, um Darm­krebs bes­ser erken­nen und vor allem auch unter­schied­li­che For­men von Darm­krebs bes­ser unter­schei­den zu kön­nen. „Neben Ope­ra­ti­on sowie Che­mo- und Strah­len­the­ra­pie gewinnt eine Anti­kör­per­the­ra­pie bei meta­sta­sier­tem Dick­darm­krebs zuneh­mend an Bedeu­tung. Wel­che Anti­kör­per hier­für am wirk­sams­ten sind, hängt von den gene­ti­schen Ver­än­de­run­gen ab, die die Krebs­zel­len auf­wei­sen. Doch die­se ken­nen wir eigent­lich erst so rich­tig, wenn das Gewe­be mög­lichst prä­zi­se ent­nom­men und ana­ly­siert wur­de“, bemerkt Lang.

Hier setzt die Dok­tor­ar­beit von Tobi­as Ehlert am Mole­ku­lar­bio­lo­gi­schen Labor der Sport­me­di­zin an. Ehlert war damit betraut, einen Blut­test auf Gen­do­ping, der von den Main­zer Sport­wis­sen­schaft­lern eta­bliert wur­de, in einen Test auf die häu­figs­ten Krebs­mu­ta­tio­nen bei Darm­krebs zu ver­wan­deln. Zwar gibt es sol­che Tests auf die soge­nann­ten K-RAS-Punkt­mu­ta­tio­nen schon eine gan­ze Wei­le, doch ihre Nach­weis­gü­te ließ noch zu wün­schen übrig. „Die beson­de­re Hür­de war, dass sich die­se Krebs­mu­ta­tio­nen nur an jeweils einer ein­zi­gen Base von der gesun­den DNA unter­schei­den. Aber auch bei einem Krebs­kran­ken taucht die gesun­de DNA mehr als 10.000-fach häu­fi­ger im Blut auf als die Krebs-DNA“, erklärt Ehlert. „Wir woll­ten nun ein Ver­fah­ren ent­wi­ckeln, das die Men­ge und die Art jeder ein­zel­nen Krebs­mu­ta­ti­on ganz genau erfas­sen kann und zwar in einem ver­tret­bar gerin­gen Blut­vo­lu­men, denn vie­le Krebs­pa­ti­en­ten haben ohne­hin schon einen Blut­man­gel“, ergänzt Ehlert.

Zu die­sem Zweck hat er eini­ge bekann­te Tech­ni­ken auf völ­lig neue Art und Wei­se mit­ein­an­der kom­bi­niert. Das Ergeb­nis ist rekord­ver­däch­tig: Kein bis­her bekann­tes Ver­fah­ren kann in einer so gerin­gen Blut­men­ge gleich alle sie­ben K-RAS-Muta­tio­nen so prä­zi­se quan­ti­fi­zie­ren. Ein sehr wich­ti­ger Schlüs­sel zum Erfolg war dabei ein sta­tis­tisch geeig­ne­tes Vor­ge­hen. „Die Lösung, die Herr Ehlert gefun­den hat, erscheint jetzt, wo wir die fina­len Test­ergeb­nis­se sehen, banal. Aller­dings muss man erst ein­mal drauf­kom­men, wenn man sich am Ende einer lan­gen Test­rei­he wun­dert, war­um auch beim genaus­ten Vor­ge­hen die Wer­te immer noch etwas zu stark schwan­ken“, bemerkt Simon. Mit dem neu­en Ver­fah­ren gelingt es den Main­zer Wis­sen­schaft­lern, tech­ni­sche und sto­chas­tisch beding­te Schwan­kun­gen und die resul­tie­ren­den Unge­nau­ig­kei­ten zu ver­mei­den, die übli­cher­wei­se bei der Ver­viel­fäl­ti­gung von DNA, der soge­nann­ten Prä-Ampli­fi­ka­ti­on, ent­ste­hen. Die neue Dia­gnos­tik ist um den Fak­tor zehn sen­si­ti­ver als ein eben­falls neu­es Ver­fah­ren von Wis­sen­schaft­lern der renom­mier­ten Stan­ford Uni­ver­si­ty und kommt außer­dem mit weni­ger Aus­gangs­ma­te­ri­al aus. Die Main­zer Arbeit wird in der Fach­zeit­schrift Sci­en­ti­fic Reports dar­ge­stellt.

Ein Ziel der Sport­me­di­zi­ner ist es nun, jetzt schon auch im Ver­bund mit der Indus­trie geeig­ne­te Dia­gnos­tik­ge­rä­te mit ver­bes­ser­ten, auto­ma­ti­sier­ba­ren Prä-Ampli­fi­ka­ti­ons­mög­lich­kei­ten zu ent­wi­ckeln.

Neue Mess­tech­nik wird zunächst bei Sport­the­ra­pie ein­ge­setzt

Unter Anlei­tung durch die Kli­nik für Anäs­the­sio­lo­gie konn­ten Mit­ar­bei­ter der Sport­me­di­zin Dick­darm­krebs­pa­ti­en­ten zu wich­ti­gen Zeit­punk­ten der Ope­ra­ti­on ver­schie­de­ne Blut­pro­ben abneh­men. Bei drei Pati­en­ten fan­den sich in dem ent­nom­me­nen Tumor­ge­we­be K-RAS-Muta­tio­nen. Die­se konn­ten mit dem neu­en Ver­fah­ren auch im Ver­lauf gemes­sen wer­den. Die For­scher stell­ten dabei fest, dass zwar mit dem eigent­li­chen Her­aus­neh­men des Tumor­ge­we­bes die gesun­de DNA im Blut unmit­tel­bar stark anstieg, aller­dings ver­hielt sich die Krebs­erb­sub­stanz im Blut nicht ein­heit­lich. Hau­ke Lang betont: „Zum jet­zi­gen Zeit­punkt wäre es völ­lig ver­früht, aus die­sen Ergeb­nis­sen abzu­lei­ten, wel­cher die­ser Pati­en­ten eine bes­se­re oder schlech­te­re Pro­gno­se hat, zumal auch die Wahl des ope­ra­ti­ven Vor­ge­hens, das im Ein­zel­fall sehr unter­schied­lich war, Ein­fluss auf das Test­ergeb­nis gehabt haben könn­te. In Mainz wer­den die meis­ten Ope­ra­tio­nen bei Dick­darm­krebs mini­mal-inva­siv oder sogar robo­tisch vor­ge­nom­men. Neben einem opti­ma­len onko­lo­gi­schen Ergeb­nis gehen die­se Ver­fah­ren nicht nur mit einem bes­se­ren kos­me­ti­schen Ergeb­nis, son­dern auch einem gerin­ge­ren Ope­ra­ti­ons­trau­ma, das heißt einer gerin­ge­ren Beein­träch­ti­gung des Immun­sys­tems, ein­her.“

Die Mög­lich­kei­ten, die die neue Mess­tech­nik ver­spricht, wol­len die For­scher jetzt zunächst bei Pati­en­ten unter Sport­the­ra­pie aus­führ­lich tes­ten. „Im Gegen­satz zum ope­ra­ti­ven Vor­ge­hen kön­nen wir beim Sport ohne ethi­sche Beden­ken unse­re Vor­ge­hens­wei­sen ver­än­dern und die Aus­wir­kun­gen auf die Krebs­erb­sub­stanz jeweils genau stu­die­ren“, bemerkt Simon. Eine star­ke Für­spre­che­rin der periope­ra­ti­ven Sport­the­ra­pie bei Krebs ist Prof. Ines Gockel, die ehe­ma­li­ge Main­zer Ober­ärz­tin und jet­zi­ge Geschäfts­füh­ren­de Direk­to­rin der Kli­nik für Vis­ze­ral-, Trans­plan­ta­ti­ons-, Tho­rax- und Gefäß­chir­ur­gie in Leip­zig, die auch die ursprüng­lich trei­ben­de Kraft hin­ter dem For­schungs­ver­bund war.

Der ers­te Grund­stein für eine moder­ne, medi­zi­nisch betreu­te Sport­the­ra­pie ist somit in Mainz gelegt und soll den Pati­en­ten auch in der Flä­che zugu­te­kom­men. „Im Rah­men unse­rer Stu­die haben wir den Teil­neh­mern die Mög­lich­keit gebo­ten, ein spe­zi­ell aus­ge­ar­bei­te­tes Sport­pro­gramm zu besu­chen. Unse­re Mit­ar­bei­ter betreu­en die­se Sport­grup­pen wei­ter­hin ehren­amt­lich. Um aber eine adäqua­te Ver­sor­gung auch der Pati­en­ten zu gewähr­leis­ten, die von einem gro­ßen Tumor­zen­trum wei­ter ent­fernt in den struk­tur­schwä­che­ren Gegen­den woh­nen, benö­ti­gen wir in Zukunft inter­net­ba­sier­te Betreu­ungs­kon­zep­te und eine nicht inva­si­ve Ver­laufs­kon­trol­le über moder­ne inno­va­ti­ve Mess­ver­fah­ren“, sagt Simon.

Die For­schungs­ar­bei­ten wur­den von der Dr. Ger­hard und Mar­tha Rött­ger-Stif­tung und der Sibyl­le Kalk­hof-Rose-Stif­tung geför­dert.

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