Nano-Leitung zum Krebs

Lange bevor ein Mediziner in der Lage ist, Krebs zu diagnostizieren, gibt der Körper bereits Warnsignale -- subtile Veränderungen, die ein frühes Stadium von Krebs markieren. Wenn man diese Signale früher erfassen könnte, wäre die Überlebensschance von Krebspatienten sehr viel besser als jetzt.

James Heath, Physiko-Chemiker am California Instutute of Technology setzt auf ultradünne Siliziumdrähte, die jeweils ein spezifisches mit Krebs verknüpftes Protein aufspüren können. Die Nanosensoren, die Heath und seine Kollegen entwickeln, könnten eines Tages die Basis für einen Krebstest bilden, der nicht nur empfindlicher wäre als bisher, sondern auch billiger und einfacher anzuwenden.

Die meisten zur Zeit gängigen Krebsdiagnosen beruhen auf einfachen physiologischen Untersuchungen, bei denen nach Anzeichen von Tumoren gesucht wird. Für einige Arten von Krebs, wie etwa Prostata- oder Gebärmutterkrebs, existieren zwar Bluttests, aber sie sind nicht nur langwierig und teuer, sondern gelten als notorisch ungenau. Um beispielsweise auf Prostatakrebs zu testen, suchen die Ärzte nach einem Protein namens PSA (Prostataspezifisches Antigen) im Blut. Aber nur bei 25 bis 30 Prozent aller Männer, bei denen dieses Antigen nachgewiesen wird, kann man durch die -- unangenehme -- Entnahme einer Gewebeprobe tatsächlich Prostatakrebs nachweisen.

James Heath und sein Partner Leroy Hood - Gründer der Labors für Systembiologie in Seattle - wollen ausnutzen, dass die die genregulatorischen Netzwerke in kranken Zellen gestört sind. Diese Störungen, so glauben sie, spiegeln sich in veränderten Mustern von Proteinen wider, deren Produktion durch diese Netzwerke kontrolliert wird. Ein Teil dieser gestörten Proteine gelangt in den Blutstrom und bildet die Grundlage für einen molekularen Fingerabdrück der Krankheit.

Um den Nanosensor herzustellen, kontaktieren die Wissensschaftler die Enden eines Silizium-Nanodrahtes mit Metallelektroden. Positioniert man eine dritte Elektrode in der Nähe des Drahtes und legt eine Spannung an, ändert dies die Leitfähigkeit des Drahtes. Ein Sensor, der ein bestimmtes Protein nachweisen soll, wird nun mit Antikörpern beschichtet, die an genau diesem Protein haften. Diese chemische Reaktion führt ebenso dazu, dass der Transistor schaltet.

Im Prinzip könnte es so möglich werden, einzelne Moleküle nachzuweisen. Heath arbeitet mit Experten für zusammen, um aus tausenden solcher Sensoren Chips zu entwickeln, die einzelne Zellen mit Hilfe von winzigen Pumpen in Mikrokanälen zu den Sensoren bewegen und so in Minutenschnelle Auskunft über entstehende Krebserkrankungen geben. Noch in diesem Jahrzehnt, sagt er, könnte diese Vision Realität werden.

(Zusammenfassung aus Technology Review Nr. 3/2005; das Heft mit dem vollständigen Artikel können Sie hier bestellen) (sma)