Krebstests aus der Drogerie
Charles Lieber und sein Kollege James Heath vom California Institute of Technology wollen Nanodrähte zur Erkennung von Proteinen einsetzen, die auf eine Krebserkrankung hindeuten.
Wissenschaftler entdecken immer mehr Proteine, mit denen sich eine Krebserkrankung vor dem Auftreten erster Symptome nachweisen lässt - in einer Phase, in der die Heilungschancen groß sind. Allerdings war es bislang sehr schwierig, auf diese Proteine ansprechende Testkits zu entwickeln, die gleichzeitig schnell, akkurat und günstig arbeiten.
Jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der Nanokomponenten könnten dies nun ändern. Einer der viel versprechendsten Ansätze stammt von Charles Lieber, einem Chemiker an der Harvard University, der ähnlich wie sein Kollege James Heath vom California Institute of Technology (siehe Technology Review März 2005) Nanodrähte zur Erkennung von Krebsproteinen einsetzen will. Lieber beschreibt seinen hochsensiblen Detektor in der aktuellen Ausgabe von "Nature Biotechnology". Die Nanokomponente soll gleichzeitig mehrere Krebsmarker erkennen können.
Lieber hofft, dass der Detektor später einmal in Drogerien und Apotheken verkauft werden kann, damit Anwender Heimtests vornehmen können. "Es reicht eine sehr kleine Menge Blut. Mit einem extrem einfachen Filtrationsprozess haben wir das Ergebnis dann innerhalb von fünf Minuten", sagt Lieber. Das Gerät sei "tausendmal sensibler" als bisherige Labortechnik.
Liebers Prototyp baut auf einer "Serie experimenteller Durchbrüche" auf, wie der Chemie-Professor Paul Alivisatos von der University of California in Berkeley sagt. Um bestimmte Krebsmarker zu erkennen, befestigte Lieber einen monoklonalen Antikörper, der auf einen bestimmten Typ von Protein reagiert, an Nanodrähten, die so klein wie Viren sind. Frühere Experimente hatten gezeigt, dass sich Veränderungen in der Leitfähigkeit von Nanodrähten ergeben, wenn sich ein Protein an Antikörper bindet, die an sie befestigt wurden. Je stärker das Protein bindet, desto stärker verändert sich auch die Leitfähigkeit. Darüber lässt sich dann die Konzentration des Proteins nachweisen.
In der jĂĽngsten Generation seiner Nanokomponente kombinierte Lieber gleich mehrere Nanodraht-Detektoren, die jeweils auf ein bestimmtes Krebsmarker reagieren. Das Ergebnis: Der Detektor kann mehr als ein Merkmal erkennen. Das ist wichtig, weil sich Krebsarten teils stark unterscheiden. "Wir wissen, dass ein einzelnes Merkmal nicht ausreicht, um ein definitives Ergebnis zu ermitteln", sagt David Sidransky, Krebsspezialist bei den Johns Hopkins Medical Institutions.
Das Problem ist, dass sich die Menge eines verräterischen Proteins von Fall zu Fall unterscheiden kann. Konzentriert man sich nur auf ein einzelnes Protein, wird die Diagnose schnell unsicher. Sidransky glaubt, dass Liebers Methode, mehrere Biomarker gleichzeitig abzufragen, das Potenzial hat, "die meisten Patienten sehr akkurat zu diagnostizieren". Laut Lieber liegt der größte Vorteil der Nanodraht- Detektoren in ihrer Möglichkeit, "10 oder 100 Dinge gleichzeitig" erkennen zu können, ohne dass sich das Testkit verteuere.
Ein Vorteil der Nanodraht-Technik ist außerdem ihre Flexibilität. Werden neue Krebsmarker entdeckt, lassen sich diese problemlos in die Nanokomponente integrieren: "Wir können einen neuen Typus direkt nehmen und ihn unseren bestehenden Sensoren hinzufügen."
