Ultraschalldiagnostik: neue Möglichkeiten für die nicht-invasive Krebserkennung

Ultraschallbildgebung bietet eine wertvolle und nicht-invasive Methode zur Erkennung und Überwachung von Krebstumoren. Um jedoch die wichtigsten Informationen über Krebs, wie Zelltypen und Mutationen, zu gewinnen, sind in der Regel invasive und belastende Biopsien erforderlich. Das Forschungsteam hat eine Methode entwickelt, diese genetischen Informationen mittels Ultraschall schonender zu extrahieren.

An der University of Alberta hat ein Team um Roger Zemp untersucht, wie intensiver Ultraschall biologische Krankheitsmarker, sogenannte Biomarker, aus Zellen freisetzen kann. Diese Biomarker, wie miRNA, mRNA, DNA oder andere genetische Mutationen, können helfen, verschiedene Krebsarten zu identifizieren und die anschließende Therapie zu beeinflussen. Zemp präsentiert seine Arbeit am Montag, den 13. Mai, um 8:30 Uhr ET im Rahmen einer gemeinsamen Tagung der Acoustical Society of America und der Canadian Acoustical Association, die vom 13. bis 17. Mai im Shaw Centre in der Innenstadt von Ottawa, Ontario, Kanada, stattfindet.

„Ultraschall, dessen Intensität höher ist als die für die Bildgebung verwendete, kann winzige Poren in Zellmembranen erzeugen, die dann sicher heilen. Dieser Vorgang wird als Sonophoration bezeichnet. Die durch die Sonophoration erzeugten Poren wurden bereits verwendet, um Medikamente in Zellen und Gewebe zu transportieren. In unserem Fall geht es uns darum, den Zellinhalt für die Diagnostik freizusetzen“, erklärt Roger Zemp von der University of Alberta.

Ultraschall setzt Biomarker aus Zellen in den Blutkreislauf frei und erhöht deren Konzentration auf ein für die Erkennung ausreichendes Niveau. Diese Methode ermöglicht es Onkologen, Krebs zu erkennen und seinen Verlauf oder seine Behandlung zu verfolgen, ohne dass schmerzhafte Biopsien erforderlich sind. Stattdessen können sie Blutproben verwenden, die einfacher zu gewinnen und kostengünstiger sind.

„Ultraschall kann die Konzentration dieser genetischen und vesikulären Biomarker in Blutproben um mehr als das Hundertfache erhöhen“, sagte Zemp. „Wir konnten eine Reihe tumorspezifischer und nun auch epigenetischer Mutationen nachweisen, die sonst in Blutproben nicht nachweisbar wären.“

Dieser Ansatz hat sich nicht nur bei der Entdeckung von Biomarkern als erfolgreich erwiesen, sondern ist im Vergleich zu herkömmlichen Testmethoden auch kostengünstig.

„Wir haben außerdem herausgefunden, dass wir ultraschallbasierte Bluttests durchführen können, um in Blutproben mit Einzelzellsensitivität nach zirkulierenden Tumorzellen zu suchen – und das zu den Kosten eines COVID-Tests“, sagte Zemp. „Das ist deutlich günstiger als die derzeitigen Methoden, die etwa 10.000 Dollar pro Test kosten.“

Das Team demonstrierte außerdem das Potenzial des Einsatzes von hochintensivem Ultraschall zur Verflüssigung kleiner Gewebemengen für die Biomarker-Erkennung. Das verflüssigte Gewebe kann aus Blutproben oder mit Feinnadelspritzen entnommen werden – eine deutlich angenehmere Option als die schädlichere Methode mit einer Nadel mit größerem Durchmesser.

Leichter zugängliche Methoden zur Krebserkennung ermöglichen nicht nur eine frühere Diagnose und Behandlung, sondern auch mehr Flexibilität für medizinisches Fachpersonal. Sie können die Wirksamkeit bestimmter Therapien ohne die Risiken und Kosten wiederholter Biopsien feststellen.

„Wir hoffen, dass unsere Ultraschalltechnologie den Patienten zugutekommt, indem sie Klinikern eine neue Art der molekularen Analyse von Zellen und Geweben mit minimalem Unbehagen bietet“, sagte Zemp.