Lasertechnologie und Bluttests zur Krebsfrüherkennung

Auf Basis der Ultrakurzzeit-Lasertechnologie, die auch die Grundlage für die Auszeichnung mit dem diesjährigen Nobelpreis für Physik bietet, wurde in den letzten Jahren die feldaufgelöste Infrarotspektroskopie entwickelt. Die klinische Anwendung dieser Laser-Technologie wird derzeit in Kooperation mit dem LMU Klinikum erstmals erprobt. Ein möglicher Einsatz liegt unter anderem in der Früherkennung von Krebserkrankungen.

Das LMU Klinikum kooperiert mit der Abteilung von Prof. Ferenc Krausz schon mehr als fünf Jahre bei klinischen Studien (www.lasers4life.de/). Beteiligt sind daran die Medizinische Klinik und Poliklinik V für Pneumologie, das Lungentumorzentrum München, die Frauenklinik in Kooperation mit dem Brustzentrum, die Urologische Klinik, die Klinik und Poliklinik II für Gastroenterologie und Hepatologie, die Klinik und Poliklinik für Radiologie und die Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde.

Da die Lasertechnologie noch in Erprobung ist, wurde eine Studie an Blutproben von Patienten mit Lungen-, Brust-, Prostata- oder Blasenkrebs sowie nicht erkrankten Kontrollpersonen mit herkömmlicher Infrarotspektroskopie durchgeführt, das auf einem ähnlichen Konzept beruht. In einer Zwischenauswertung mit 1.927 Teilnehmern zu den vier Hauptentitäten konnten hochpräzise, individuelle Spektren aus Blutserumproben als auch Blutplasma erzeugt werden, die diagnostische Informationen sowohl über die Art der Krebserkrankung als auch über das Tumorstadium enthielten.

Mittels machine learning Algorithmen ist es in ersten Auswertungen gelungen, z.B. bei Lungenkrebspatienten spezifische Muster mit einer diagnostischen Treffsicherheit von 89 % (area under the receiver operating characteristic curve) zu identifizieren. Im Vergleich zu den anderen untersuchten Tumorarten waren die Signale der Lungenkrebspatienten am deutlichsten ausgeprägt und lassen daher eine Anwendung dieser neuartigen Technologie als besonders erfolgversprechend erscheinen.

Auch in der Urologie wird es durch die Forschung von Krausz und seinem Team möglich sein, mithilfe der feldaufgelösten Infrarotspektroskopie einen sogenannten molekularen Fingerabdruck verschiedenster Patientenproben zu untersuchen. Diese Information kann eine sehr große Rolle in der Krebsführerkennung spielen. Zusammen mit Krausz und Dr. Mihaela Zigman konnten so seit 2017 die Blut- und Urinproben von mehreren tausend Patienten der Urologischen Klinik mit Infrarotspektroskopie untersucht werden.

Das Team von Krausz verfolgt diesen Forschungsansatz weiter in der Arbeitsgruppe „Broadband Infrared Diagnostics“ unter Leitung von Zigman. In Kooperation mit den bereits genannten klinischen Einrichtungen des LMU Klinikums. Ein Antrag für eine groß angelegte klinische Studie an 19.000 Patienten und Kontrollen wurde an die DFG gestellt.

Klinische Studie startete im Frühjahr

In diesem Jahr startete bereits die Rekrutierung von Patientinnen und Patienten für die klinische Studie “Molecular Fingerprinting for Cancer Detection“. Ein Ziel ist es, mit Hilfe der Elektrofeld-Molekularspektroskopie ein medizinisches Gerät zu entwickeln, das die derzeitige primäre Krebsdiagnostik ergänzt. In den nächsten Jahren sollen Tausende von Personen mit verschiedenen Krebsarten sowie Kontrollpersonen zunächst am Klinikum der LMU München und später an anderen Kliniken in Deutschland in die Studie aufzunehmen. Das Studien-Team wird die Blutproben mit Hilfe der Infrarotspektroskopie in den Laserlabors der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU München) in Garching verarbeiten und messen.