" PM" setzt die Publikationsreihe über neue Technologien fort, die die Welt verändern werden. Teil VI
Nicht selbst behandeln! In unseren Artikeln sammeln wir die neuesten wissenschaftlichen Daten und die Meinungen maßgeblicher Gesundheitsexperten. Aber denken Sie daran: Nur ein Arzt kann eine Diagnose stellen und eine Behandlung verschreiben.
Im Hauptkrankenhaus von Massachusetts gibt es ein Zentrum für das Studium molekularer Bildgebungsmethoden. Es ist eine geschäftige Einrichtung, die sich neben den alten Marinewerften befindet. Dort späht Umar Mahmoud mit einer Digitalkamera durch die Haut einer lebenden Maus und sieht einen wachsenden Tumor. Mit Hilfe von fluoreszierenden Substanzen, Markern und kalibrierten Filtern sieht der Radiologe die Auswirkungen von Krebs tatsächlich auf molekularer Ebene: Die zerstörerischen Enzyme, die der Tumor freisetzt, erscheinen auf Mahmouds Computerbildschirm als rote, gelbe und grüne Schlieren. Künftig, so der Forscher, sollen solche Systeme dabei helfen, Krankheiten beim Menschen frühzeitig zu erkennen und effektivere Therapien zu entwickeln. Molekulare Bildgebung ist nicht eine Methode, sondern der Sammelbegriff für eine ganze Gruppe von Techniken. Sie ermöglichen es Wissenschaftlern, Gene, Proteine und andere Moleküle im menschlichen Körper zu beobachten. Diese Richtung hat aufgrund von Fortschritten in der Zellbiologie, der Untersuchung biochemischer Wirkstoffe und der Computeranalyse eine schnelle Entwicklung erfahren. Wissenschaftlergruppen auf der ganzen Welt arbeiten gemeinsam an magnetischen, nuklearen und optischen Bildgebungsverfahren für Moleküle und ihre Wechselwirkungen, die biologischen Prozessen zugrunde liegen. Im Gegensatz zu Röntgen, Ultraschall und anderen "konventionellen" Methoden, die Ärzten nur sehr grundlegende anatomische Informationen liefern (z. B. die Größe eines Tumors), helfen neue Methoden dabei, die zugrunde liegenden Ursachen der Krankheit zu finden. Beispielsweise kann das Auftreten eines ungewöhnlichen Proteins in einem Zellhaufen auf den Ausbruch von Krebs hindeuten. Mahmoud hilft der Technologie, in Produktion zu gehen, also auf die Tische der Ärzte zu kommen.
Aber ein einzelnes Molekül in der Umgebung zellulärer Aktivität zu finden, ist nicht so einfach. Wenn Forscher einen Marker einführen, der an ein Molekül bindet, stehen sie vor dem Problem, wie sie den gebundenen Marker von den ungebundenen unterscheiden können. Mahmoud hat zusammen mit Chemikern „intelligente Marker“entwickelt, die die Helligkeit des Leuchtens oder magnetische Eigenschaften verändern, wenn sie auf ihr Ziel treffen. David Pivinza-Worms, Direktor des Center for Molecular Imaging an der Washington University in St. Louis, sagt, dies sei eine sehr wichtige Errungenschaft. Diese Methode, erklärt er, "ermöglicht es Ihnen, die ausgewählten Proteine und Enzyme zu sehen, was mit Standard-Tracking-Techniken nicht möglich ist." In bahnbrechenden Experimenten behandelte Mahmouds Gruppe krebskranke Mäuse mit einem Medikament, das die Produktion eines Enzyms blockieren sollte, das das Tumorwachstum fördert. Dann führten die Forscher fluoreszierende Substanzen ein – Marker, die das Vorhandensein dieses Enzyms anzeigen sollen. Auf dem optischen Scanner zeigten die behandelten Tumore viel weniger Lumineszenz als die unbehandelten. Damit wurde das Potenzial des Echtzeitbetriebs demonstriert. Bei herkömmlichen Studien muss man monatelang warten, ob die Größe des Tumors abnimmt. Laut John Hoffman, Direktor des Molecular Imaging Program am US-amerikanischen National Cancer Institute, gehe es vor allem darum, den optimalen Behandlungsverlauf für den Patienten zu wählen und dann beispielsweise regelmäßig zu überprüfen, ob das Medikament auf einen bestimmten Rezeptor einwirkt. Darüber hinaus kann die Technologie verwendet werden, um Krebs-" Signale" zu erkennen, die anatomischen Veränderungen vorausgehen, manchmal um Monate oder Jahre. Auf diese Weise kann eine Operation vermieden werden, in deren Folge Chirurgen Gewebeproben zur Diagnose entnehmen. Mahmoud argumentiert, dass diese Praxis zugunsten bildgebender Verfahren stark reduziert werden könnte. Sein Labor testet klinisch eine Magnetresonanztechnik, um das Wachstum von Blutgefäßen zu erkennen, das normalerweise ein frühes Anzeichen für die Entwicklung von Tumoren und andere Veränderungen im Körper ist. Klinische Versuche mit ausgefeilteren Technologien, wie den oben erwähnten bildgebenden Verfahren in der Krebsforschung an Mäusen, stehen noch aus und sind in ein paar Jahren geplant. Die Aussichten sind, dass innerhalb eines Jahrzehnts molekulare Bildgebungsverfahren moderne Mammographien, Biopsien und andere diagnostische Verfahren ersetzen könnten. „Obwohl diese Technologie herkömmliche Methoden nicht vollständig ersetzen wird“, sagt Mahmoud, „wird sie dennoch tiefgreifende Auswirkungen sowohl auf die medizinische Forschung als auch auf die Patientenversorgung haben.“Während die Ergebnisse von Umar Mahmouds Arbeit neben der Werft immer deutlicher werden, hebt ein wichtiger neuer Zweig der Biotechnologie die Segel.
MIT Technology Review (c)2003
