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Krebsforschung: Veränderter pH-Wert deutet auf Krebsbildung hin


Wie pH-Sonden bei der Krebs-Behandlung helfen

Ein internationales Forschungsteam zeigte im Rahmen einer aktuellen Studie, dass sich die Tumorbildung beschleunigt, die Krebszellen aggressiver sind und sich schneller Resistenzen gegen Therapien bilden, wenn die Krebszellen von einem sauren Milieu umgeben sind. Spezielle pH-Sonden könnten bei der Behandlung von Krebs helfen.

Forschende des Imperial College London entwickelten mit Kolleginnen und Kollegen aus China, Japan und Russland einen neuen pH-Biosensor, der schnell auf kleinste pH-Veränderungen reagiert. Die Sonde soll sowohl bei der Diagnose als auch bei der Prognose von Krebs helfen. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature Communications“ vorgestellt.

Warum deutet ein niedriger pH-Wert auf Krebs hin?

Frühere Studien zeigten bereits, dass Krebszellen ihre Energie gewinnen, indem sie Glukose abbauen. Dabei entstehen saure Restprodukte um die Krebszelle herum, die den pH-Wert im umliegenden Gewebe absenken. Die neue Sonde erkennt in Millisekunden solche Veränderungen im Körper und übermittelt die Daten an einen Computer, der eine Art 3D-Karte des untersuchten Gebiets ausgibt, auf der potenzielle Gefahrenzonen eingezeichnet sind.

Sonde schließt Lücke bei der Krebsdiagnose

„Es wird deutlich, dass ein saurer extrazellulärer pH-Wert eine wesentliche Rolle bei der Progression von Krebszellen, der Invasivität sowie bei der Resistenz gegen Therapien spielt“, erläutert Yuri Korchev aus dem Studienteam. Trotz der wachsenden Erkenntnis, dass der pH-Wert, der eine Zelle direkt umgibt, als Indikator für die Zellgesundheit wichtig ist, sei die Techniken zur Messung dieses Wertes bisher begrenzt. Die neue Sonde soll diese Lücke schließen.

Kleines Wunderwerk der Messtechnik

Die Forschenden betonen, dass die neue pH-Sonde allen anderen Messmethoden in Bezug auf die Empfindlichkeit, die räumliche Auflösung und die Reaktionsgeschwindigkeit auf pH-Veränderungen überlegen ist. Der sogenannte Nanopipetten-pH-Biosensor erkenne pH-Veränderungen von weniger als 0,01 Einheiten in einer Reaktionszeit von zwei Millisekunden und könne diese Veränderung in einer Auflösung von 50 Nanometern darstellen.

Neue Möglichkeiten bei der Krebsdiagnose und -therapie

Das Team testete das Gerät an lebenden Krebszellen. Dabei zeigt sich, dass der Sensor durch den Anstieg des extrazellulären pH-Wertes zuverlässig Brustkrebszellen aufdecken konnte. In einem weiteren Test erkannte die Sonde Heterogenitäten in aggressiven Melanomzellen. Die Daten der Sonde werden in Echtzeit auf einer dynamischen 3D-Karte dargestellt. „Diese Methode könnte bei der Krebsdiagnose, -prognose und bei der Bewertung des sauren pH-Wertes im Zuge einer gezielten Therapie helfen“, resümieren die Forschenden. (vb)

Autoren- und Quelleninformationen

Dieser Text entspricht den Vorgaben der ärztlichen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien sowie aktuellen Studien und wurde von Medizinern und Medizinerinnen geprüft.

Diplom-Redakteur (FH) Volker Blasek

Quellen:

  • Kanazawa University: Improved pH probes may help towards cancer treatments (Abruf: 06.12.2019), kanazawa-u.ac.jp
  • Yanjun Zhang, Yasufumi Takahashi, Sung Pil Hong, u.a.: High-resolution label-free 3D mapping of extracellular pH of single living cells, Nature Communications, 2019, nature.com



Video: Krebs: Sind alternative Therapien sinnvoll? Visite. NDR (Juli 2021).