Lungenkrebsdiagnostik: Neue Veröffentlichung ebnet Weg für einen Atemtest

Die Grundlagenforschung zur Entwicklung eines Atemtests zur Erkennung pneumologischer Erkrankungen, einschließlich Lungenkrebs, läuft – und liefert erste Ergebnisse.

In zwei Arbeiten berichten Mitarbeiter aus einem Labor am Hackensack Meridian Center for Discovery and Innovation (CDI) in Nutley (USA), dass sie erfolgreich Lungenbiomarker aus menschlichem Exhalat gesammelt, getrennt und davon ein Profil erstellt haben. Außerdem entwickelten die Forschenden Tiermodelle, um ihre Analysen auszuweiten und möglicherweise Schlüsselmarker für die frühe und nichtinvasive Entdeckung metastatischer Lungentumoren zu identifizieren. Zwar bleibe noch viel zu tun, um eine Reihe von Biomarkern zu identifizieren und zu beweisen, dass ihre Genauigkeit für menschliche Patienten klinisch relevant sein kann – doch aus den beiden Veröffentlichungen lasse sich der wissenschaftliche Fahrplan für die Zukunft ableiten, meinen die Forschenden. „Dieser innovative nichtinvasive Ansatz zielt darauf ab, eine neue Methode zu etablieren, um die Schwelle für ein früheres Erkennen dieser furchtbaren Erkrankung als jemals zuvor zu senken“, erklärt Dr. Olivier Loudig vom CDI.

„Diese innovative Technologie, die von Olivier Loudig entwickelt wurde, bietet Patienten, deren Diagnose allzu oft zu spät für eine wirksame Intervention ist, Hoffnung“, ergänzt Dr. David Perlin, wissenschaftlicher Leiter und Executive Vice President des CDI. Loudigs Arbeit konzentriert sich auf die Erfassung und Identifizierung extrazellulärer Vesikel (EVs), die von praktisch allen Zellen in den extrazellulären Raum wie Blut, Serum und andere Körperflüssigkeiten abgegeben werden. Insbesondere Krebszellen geben eine größere Anzahl dieser Nanopartikel ab, die Loudig für eine frühere Krankheitserkennung und -diagnostik als je zuvor ins Visier genommen hat. Sein Labor am CDI hat Forschungsprogramme zur Entdeckung von Biomarkern und zur Früherkennung von Lungen-, Prostata-, Gebärmutterhals- und Blasenkrebs mithilfe von Flüssigbiopsien durchgeführt. Zu diesem Zweck hat Loudigs Arbeitsgruppe eine Technologie namens EV-CATCHER entwickelt. Sie dient der selektiven Isolierung zellspezifischer Nanopartikel aus Bioflüssigkeiten und verwendet Sequenzierungsprofile der nächsten Generation von in diesen Nanopartikeln enthaltenen kleinen RNAs zur nichtinvasiven Entdeckung von Läsionen und Tumoren. Loudigs Forschung und die EV-CATCHER-Technologie bilden die Grundlage für das erste Spin-off-Unternehmen von Hackensack Meridian Health, EValuate Diagnostics, das Anfang dieses Jahres gegründet wurde.

Loudig hat sich nun zum Ziel gesetzt, EV-CATCHER einzusetzen, um EVs aus dem menschlichen Exhalat aufzureinigen, die Krankheitsmarker enthalten, die dann ohne invasive Lungenprobenentnahme analysiert werden können. Für seine neueste Veröffentlichung im „Journal of Extracellular Vesicles“ untersuchte das CDI-Team fünf Arten von Atemwegsproben von 69 Probanden und stellte fest, dass exhalierte EVs Mikro-RNA-Expressionsprofile besitzen, die mit jenen übereinstimmen, die aus tieferen Lungenproben durch invasivere Verfahren wie die bronchoalveoläre Lavage (BAL) gewonnen wurden.

Machbarkeitsstudie mit 18 Probanden

Loudigs Team führte eine Machbarkeitsstudie zur Erkennung von Lungenkrebs durch, für die es den Mikro-RNA-Gehalt von exhalierten EVs aus Atemkondensaten von 18 Probanden analysierte. Zwölf dieser Personen waren gesund, während bei weiteren sechs Lungenkrebs im Stadium IV diagnostiziert worden war. Die Analysen der Forschenden bestätigten, dass exhalierte EVs, die selektiv aus dem Atem dieser Probanden aufgereinigt wurden, spezifische Mikro-RNA-Expressionsprofile ergaben, anhand derer sich möglicherweise Patienten mit Lungenkrebs von Personen ohne die Erkrankung unterscheiden lassen.

„Unsere Analysen bestätigen den Nutzen unseres anpassbaren EV-CATCHER-Tests für die selektive Aufreinigung exhalierter EVs, die Oberflächenproteine ​​von Lungengewebe der terminalen Bronchiolen und Alveolen enthalten (Exhalatkondensat)“, schreiben die Studienautoren.

Untersuchung im Mausmodell mit menschlicher Tumorzell-microRNA

Die ältere Studie der Wissenschaftler, für die sie Exhalatkondensate in einem Mausmodell untersucht hatten – veröffentlicht bereits im März in der Zeitschrift „Extracellular Vesicles and Circulating Nucleic Acids“ – hatte gezeigt, dass sich von Menschen stammende Tumorzell-microRNAs detektieren ließen, indem mit dem EV-CATCHER exhalierte Lungentumor-EVs eingefangen wurden, und das innerhalb von ein bis zwei Wochen nach der Injektion menschlicher Krebszellen in die Versuchstiere. Obwohl die Auswahl der Biomarker noch verfeinert und abgeschlossen werden muss, kommen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es vielversprechende Möglichkeiten für die Diagnose von Lungenerkrankungen – insbesondere Lungenkrebs – gibt. „Wir gehen davon aus, dass wir unseren Ansatz erweitern können, um primären und anderen sekundären Lungenkrebs beim Menschen in ausreichend leistungsstarken Tiermodellen zu untersuchen.

„Wir gehen davon aus, dass die Ausweitung unseres Ansatzes auf die Untersuchung von primären und sekundären Lungenkrebserkrankungen beim Menschen in Tierstudien mit ausreichender Power das Potenzial besitzt, relevante exalative EV-Biomarker beim Menschen zu identifizieren“, schreiben die Forschenden. „Da EV-CATCHER außerdem leicht angepasst werden kann, um Oberflächenmarker bestimmter EV-Subpopulationen anzuvisieren, rechnen wir damit, dass die Verwendung zur Trennung exhalierter EVs aus Lungentumorzellen von EVs aus Immunzellen und angeborenen Zellen dazu beitragen kann, die Auswahl exhalativer Tumor-EVs für die Feinabstimmung verschiedener Arten von Lungenkrebs weiter zu verbessern.“