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Krebsdiagnostik: Schallwellen trennen gute von schlechten Zellen

Ein Mikrofluidik-Chip separiert mit Schallwellen im Blut zirkulierende Tumorzellen von normalen Blutkörperchen. Das könnte die Krebsdiagnostik auf lange Sicht verbessern.
Rote BlutkörperchenLaden...

Forscher um Subra Suresh von der Carnegie Mellon University haben einen Mikrofluidik-Chip entwickelt, mit dem sich im Blut zirkulierende Tumorzellen mit Hilfe von Schallwellen von normalen Blutzellen trennen lassen. Dieses Verfahren – so die Hoffnung der Forscher – könnte einst den Weg für einen Bluttest zur Krebsdiagnose ebnen, der so aussagekräftig ist, dass er unangenehme Biopsien vielleicht überflüssig macht.

Wissenschaftler arbeiten bereits seit einigen Jahren daran, gefährliche Zellwucherungen über so genannte zirkulierende Tumorzellen (circulating tumor cells, CTC) aufzuspüren. Diese haben sich von ihrem primären Tumor abgespalten und wandern nun über den Blutkreislauf durch den Körper. Krebsforschern und Ärzten können sie wichtige Informationen über den Tumor an sich und über mögliche Metastasen liefern – aber auch Hinweise darauf, wie gut eine Therapie bereits anschlägt. Das Problem an der Sache ist allerdings, dass die CTCs nur in extrem geringen Mengen im Vergleich zu den eigentlichen Blutkörperchen auftreten, was es so schwer macht, sie überhaupt erst einmal zu finden. Bisher nutzten Wissenschaftler hauptsächlich Antikörper, um die Zellen aus Blutproben zu fischen, diese machen sie aber unter Umständen für weitere Untersuchungen unbrauchbar.

Suresh und sein Team umgehen diese Problematik, indem sie die Blutprobe ihrer Patienten durch einen Mikrokanal auf ihrem Chip leiten und in einem ganz speziellen Winkel auf Schallwellen treffen lassen. Die Schallwellen drücken die einzelnen Zellen in unterschiedliche Richtungen an die Ränder des Kanals, da Tumorzellen über eine anderen Größe und Kompressibilität als Blutkörperchen verfügen. So können diese dann fein säuberlich getrennt über zwei verschiedene Kanäle wieder nach draußen geleitet werden. Dieser Trick funktioniert bisher allerdings nur, um CTCs von weißen Blutkörperchen zu isolieren, die roten Blutkörperchen müssen vorher bereits herausgefiltert werden.

Mikrofluidik-ChipLaden...
Mikrofluidik-Chip | Die schematische Zeichnung zeigt, wie zirkulierende Tumorzellen mittels Schallwellen von weißen Blutkörperchen getrennt werden.

Ähnliche Ansätze hatten bisher den großen Nachteil, dass sie viel zu langsam waren. So benötigten Mikrofluidik-Chips auf Schallbasis bisher rund 30 bis 60 Stunden, um die Zellen in einer einzigen Blutprobe von gerade einmal fünf Millilitern zu separieren. Der Chip von Suresh und Kollegen braucht dafür immerhin nur noch fünf Stunden, nachdem die Forscher die Geometrie der Kanäle und den Winkel, in dem die Schallwellen auf die Flüssigkeit treffen, optimierten. Damit ist das Verfahren allerdings immer noch zu langsam für die breite klinische Anwendung – 30 Minuten wären hier das Ziel, so die Wissenschaftler. Zudem hoffen sie, demnächst eine Variante ihres Chips entwickeln zu können, mit dem sich auch aus kompletten Blutproben samt roten Blutkörperchen zirkulierende Tumorzellen gewinnen lassen.

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