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25.04.2013

Proteinmarker zur früheren Erkennung von Lungenkrebs

Die Entwicklung von Biomarkern für die Frühdiagnose von Lungen- und Pleuratumoren ist das Ziel eines Projektes, in dem Forscher des Europäischen Proteinforschungsinstituts PURE der Ruhr-Universität Bochum, des Universitätsklinikums Essen, der Ruhrlandklinik Essen und des Instituts für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) zusammenarbeiten.

LungenkrebsLungenkrebs
Das ist der im Brustkorb gelegene Raum zwischen den beiden Lungenflügeln, in dem die Brusteingeweide untergebracht sind - also das Herz, zugehörige Nerven, Gefäße und Lymphknoten. Die Pleuren (Rippen- und Lungenfell), welche die beiden Brustfellhöhlen mit den Lungenflügeln auskleiden, bilden eine Trennwand zwischen Mediastinum und Lunge. Nach vorne und hinten wird dieser Raum vom Brustbein und der Brustwirbelsäule begrenzt, von oben und unten erstreckt er sich etwa ab Höhe des Schlüsselbeins bis hinunter zum Zwerchfell. 
früher erkennen und so die Heilungschancen verbessern – das ist das Ziel eines im März startenden Forschungsprojekts, das die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) fördert. Zu diesem Zweck kooperieren Forscher des Europäischen Proteinforschungsinstituts PURE der Ruhr-Universität Bochum um Prof. Klaus Gerwert, des Universitätsklinikums Essen, der Ruhrlandklinik Essen und des Instituts für Prävention und Arbeitsmedizin der DGUV geleitet von Prof. Thomas Brüning. Mithilfe der Spektroskopie, Molekularbiologie und Bioinformatik wollen die Wissenschaftler neue Biomarker identifizieren. „Die Marker sollen zukünftig eine minimalinvasive Diagnose von Krebs in den frühesten Entwicklungsstufen möglich machen“, sagt Klaus Gerwert, Sprecher von PURE. Das Projekt trägt den Titel „Entwicklung proteinanalytischer Verfahren zur Identifikation von Kandidatenmarkern zur Unterstützung der (Früh-)Diagnose von Lungen- und Pleuratumoren“ und wird voraussichtlich über zwei Jahre laufen; die Fördersumme beträgt 1,8 Millionen Euro.

Bei vielen Patienten können Ärzte Krebs erst in einem fortgeschrittenen Stadium diagnostizieren. Das allerdings verringert die Chancen für eine erfolgreiche Therapie. Denn häufig erlaubt eine frühzeitige Diagnose Behandlungen, die deutlich weniger mit Nebenwirkungen behaftet sind. Daher wollen die Wissenschaftler neue spektrale und molekulare Biomarker für die Frühdiagnose von Tumoren der Lungen sowie des Lungen- und Rippenfells (PleuraPleura
Die Lunge wird von den so genannten Pleuren (Lateinisch: Pleura), einer Doppelhaut (auch Brustfell genannt) umgeben. Die äußere Lage des Brustfells nennt man Rippenfell, sie kleidet die Innenfläche des Brustkorbs aus. Die innere Lage des Brustfells, das sogenannte Lungenfell, überzieht die Lungenoberfläche. Beide Häute – Rippen- und Lungenfell - sind glatt und feucht und können daher fast reibungslos gegeneinander gleiten. Der dünne Spalt zwischen ihnen (Pleuraspalt) ist mit etwas Flüssigkeit gefüllt, Luft ist hingegen keine enthalten. Deshalb haften die beiden Häute bei allen Atembewegungen wie zwei feuchte, aufeinander gelegte Glasplatten aneinander. Wegen dieses Flüssigkeitsfilmes kann sich die Lunge nicht von der Brustkorbwand ablösen, sondern gleitet bei allen Bewegungen an ihr entlang. Entsprechend ermöglichen die Pleuren (Rippen- und Lungenfell), dass die Lunge einerseits jede Bewegung des Brustkorbs mitmachen kann, andererseits aber auch Lunge und Brustkorb sich gegeneinander bewegen können - was notwendig ist, damit die Atembewegungen uneingeschränkt ablaufen können.
) identifizieren. Sie suchen dabei nicht – wie üblich – auf der genetischen Ebene nach Markern, sondern auf der Proteinebene. „Gene reflektieren nur Veränderungen, die möglicherweise in der Zelle eintreten werden“, erklärt Klaus Gerwert. „Proteine zeigen die tatsächlichen Veränderungen an.“

Das Forschungsinstitut PURE bietet moderne und hochsensitive Methoden für diesen Zweck. Mit Proteomikanalysen nimmt das Team um Prof. Helmut E. Meyer vom Medizinischen Proteom-Center die Gesamtheit der Proteine in der Zelle in den Blick und identifiziert solche, die schon in frühen Krebsstadien verändert sind. Das Team von Prof. Klaus Gerwert am Lehrstuhl Biophysik setzt die nicht-invasive Vibrationsspektroskopie ein. Mit dieser Methode detektieren die Forscher Veränderungen im Gewebe und in Zellen mit hoher räumlicher Auflösung, ohne Nachweisreagenzien zu verwenden – schnell, sensitiv und spezifisch. „Die gemessenen Vibrationsspektren reflektieren die Zusammensetzung der Probe ähnlich individuell wie ein Fingerabdruck, und zwar auf Ebene der Gene, der Proteine und des Stoffwechsels“, sagt Klaus Gerwert. „Der Abgleich dieser ‚Fingerabdrücke‘ mit den im Laufe des Projekts zu etablierenden Vergleichsdatenbanken wird eine gezielte Diagnose erlauben.“

Die Ergebnisse werten die Mitarbeiter um Prof. Axel Mosig, Projektgruppenleiter am LS Biophysik, bioinformatisch aus, um die Marker spektral und molekular zu identifizieren. Parallel hierzu etablieren Forscher um Prof. Thomas Behrens vom Wissenschaftlich-Epidemiologischen Studienzentrum von PURE eine umfassende Biobank, in der Gewebeproben aufbewahrt und zu einem späteren Zeitpunkt erneut untersucht werden können. Außerdem koordinieren sie Fragen der Qualitätssicherung, der Ethik und des Datenschutzes. Zusätzlich zu den proteinanalytischen Verfahren erfolgt eine pathologisch-histologische und molekulargenetische Charakterisierung des an der Ruhrlandklinik Essen gewonnenen Probenmaterials durch das Universitätsklinikum Essen (Prof. Kurt-Werner Schmid), die Ruhrlandklinik Essen (Prof. Georgios Stamatis und Prof. Lutz Freitag) sowie durch das Wissenschaftlich-Epidemiologische Studienzentrum.

Nach Herz-Kreislauf-Leiden waren Krebserkrankungen 2010 die zweithäufigste Todesursache in der Bundesrepublik Deutschland – darunter Lungenkrebs mit an der Spitze. Allein für 2012 rechnet das Robert Koch-Institut mit über 51.000 Neuerkrankungen. Neben Faktoren wie Rauchen und wohnortbedingter Radonstrahlung erhöht auch die berufsbedingte Exposition gegenüber Asbest das Risiko, an Tumoren der Lunge oder der Pleura zu erkranken. „Die gesetzliche Unfallversicherung sichert Beschäftigte gegen Berufskrankheiten ab“, sagt Thomas Brüning. Ihr gesetzlicher Auftrag umfasst die Entschädigung, Heilbehandlung und Rehabilitation, aber auch, für die Prävention von Berufskrankheiten und arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren zu forschen bzw. diese Forschung zu fördern.

Quelle: Ruhr-Universität Bochum