Nanosensoren unterstŁtzen Therapie von Hautkrebs

(Nanowerk News) Das maligne Melanom gilt als die aggressivste Form von Hautkrebs. Bei der H√§lfte der Erkrankungen spielt eine spezielle Genmutation eine wichtige Rolle. Da das Leben von Tr√§gern dieser Mutation mit Medikamenten signifikant verl√§ngert werden kann, ist es wichtig, sie zuverl√§ssig zu identifizieren. F√ľr den Nachweis haben Forschende der Universit√§t Basel und des Ludwig Institute for Cancer Research in Lausanne nun eine neuartige Methode entwickelt, wie sie in der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology berichten ("Direct detection of a BRAF mutation in total RNA from melanoma cells using cantilever arrays").
J√§hrlich erkranken in der Schweiz etwa 2100 Menschen an einem malignen Melanom, womit der schwarze Hautkrebs zu den h√§ufigsten Tumorerkrankungen geh√∂rt. W√§hrend bei einer fr√ľhen Erkennung die Heilungsaussichten sehr gut sind, sinken die √úberlebenschancen in sp√§teren Stadien drastisch.
Nanosensor
Nanosensor: Acht je 500 Mikrometer lange Federbalken dienen dem Nachweis der Genmutation.
In den letzten Jahren wurden neuartige Medikamente entwickelt, die gezielt bei Genmutationen wirken, welche massgeblich an der schnellen Vermehrung von Gewebe beteiligt sind. Im Fall des schwarzen Hauptkrebses ist dies das sogenannte BRAF-Gen, das in seiner mutierten Form zu einem unkontrollierten Zellwachstum f√ľhrt. Da aber nur etwa die H√§lfte der Patienten mit malignem Melanom diese Mutation aufweist, ist es wichtig, die Patienten zu ermitteln, denen diese Therapie auch hilft. Angesichts der Nebenwirkungen w√§re es nicht angebracht, allen Patienten das Medikament zu verabreichen.
Diagnose mithilfe molekularer Wechselwirkung
Die Teams um Prof. Christoph Gerber vom Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel und Dr. Donata Rimoldi vom Lausanner Ludwig Institute for Cancer Research haben nun eine neuartige diagnostische Methode entwickelt, die mit nanomechanischen Sensoren in Form von mikroskopisch kleinen Federbalken die Ribonukleinsäure (RNA) von Krebszellen analysiert und somit gesunde Zellen von Krebszellen unterscheiden kann. Im Gegensatz zu anderen Verfahren ist die Methode so empfindlich, dass die Erbsubstanz weder vervielfältigt noch markiert werden muss.
Die Methode beruht auf einer Bindung von Molek√ľlen an der Oberseite von Federbalken und der dabei verursachten Ver√§nderung der Oberfl√§chenspannung. Dazu werden die Federbalken (Cantilever) zuerst mit einer Lage von DNA-Molek√ľlen beschichtet, welche die Mutation in der RNA aus Zellen binden kann. Diese Bindung verbiegt den Cantilever, was sich mithilfe eines Lasers messen l√§sst. Die molekulare Wechselwirkung muss dabei sehr nahe an der Oberfl√§che stattfinden, um das Signal zu erzeugen.
nanosensor mit DNA
Methode im Schema: Binden die mutierten RNA-Molek√ľle (gr√ľn) an die DNA-Molek√ľle (rot), verbiegt sich der Federbalken, was mithilfe eines Lasers gemessen werden kann.
Nachweis auch von anderen Krebsarten
In Experimenten konnten die Forscher zeigen, dass sie verschiedene Zellen mit dieser Genmutation von solchen ohne Mutation unterscheiden können. Dabei wurde die RNA von Zellkulturen getestet, die mit denen von Gewebeproben vergleichbar ist. Da die Forscher die Mutation in der RNA aus unterschiedlichen Zelllinien nachweisen konnten, funktioniert die Methode unabhängig vom Ursprung der Proben.
Dr. Fran√ßois Huber, Erstautor der Publikation, erkl√§rt: "Die Technik l√§sst sich auch auf andere Krebsarten anwenden, die von Mutationen in einzelnen Genen abh√§ngig sind, wie zum Beispiel gastrointestinaler Stromatumor und Lungenkrebs. Dies zeigt das breite Anwendungspotential in der Krebsdiagnostik und der personalisierten Gesundheitsf√ľrsorge." Mitautorin Dr. Donata Rimoldi f√ľgt hinzu: "Erst die Interdisziplinarit√§t von Medizin, Biologie und Physik bewirkt, dass neue Methoden aus der Nanotechnologie in der Medizin zum Wohl des Patienten angewendet werden k√∂nnen."
Die Arbeiten wurden erm√∂glicht durch das NanoTera Projekt "Probe Array Technology for Life Science Applications" des Schweizerischen Nationalfonds, durch das Swiss Nanoscience Institute, die Cleven Stiftung und die Mikrofabrikationsabteilung des IBM Forschungslabors in R√ľschlikon.
Source: Universität Basel
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