Wie Sauerstoff Hirntumoren sichtbar macht

Heidelberg. Gliome sollen in Zukunft leichter zu erkennen sein. Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) haben eine neue Technik entwickelt, um mit Sauerstoff Gehirntumoren im Magnetresonanztomografen (MRT) besser erkennen zu können, wie das DKFZ mitteilt (Radiology. 2020; online 18. Februar). Dabei setzen sie auf eine Besonderheit im Stoffwechsel der Tumorzellen.

Tumorzellen unterscheiden sich ja in ihrem Stoffwechsel deutlich von gesundem Gewebe. Durch ihren anaeroben Stoffwechsel sammelt sich Milchsäure in den Tumorzellen an. Dieser Effekt werde nach seinem Entdecker Warburg-Effekt genannt, erinnert das DKFZ.

Es gebe bereits eine Technologie, die diesen Effekt für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ausnutzt. Dafür werde jedoch die radioaktive Sauerstoffvariante ¹⁵O₂ benutzt. Dieses Isotop müsse zudem unter hohem Aufwand direkt vor Ort hergestellt werden, was nur an wenigen Kliniken denkbar sei.

Technik ganz ohne Radioaktivität

Die neue Technik der Forscher käme dem DKFZ zufolge ganz ohne Radioaktivität aus und zeige zudem sehr spezifisch den Sauerstoff-abhängigen Stoffwechsel des Gewebes. Die Wissenschaftler verwendeten eine stabile, nicht radioaktive Variante des Sauerstoffs, ¹⁷O₂, die in geringen Mengen auch in der Atemluft vorkomme.

Die Probanden atmeten diesen besonderen Sauerstoff in angereicherter Form ein. Überall, wo in den Körpergeweben Sauerstoff verstoffwechselt werde, gehe ¹⁷O₂ eine Verbindung mit Wasserstoff ein. Dadurch werde es im Magnetfeld des MRT nachweisbar. Gewebe, das viel Sauerstoff umsetzt, erscheine daher im Bild hell.

Die DKFZ-Wissenschaftler um Dr. Daniel Paech und seinen Kollegen Sebastian Niesporek haben das Prinzip zunächst bei drei gesunden Probanden durchgespielt. Wie erwartet ließen deren Gehirne in der Bildgebung einen hohen Sauerstoffumsatz erkennen. Dann untersuchten die Forscher zehn Probanden, bei denen ein Gehirntumor diagnostiziert worden war, mit der neuen Sauerstoff-MRT.

„Ein eindrückliches Ergebnis“

„Das Ergebnis war wirklich eindrücklich: Die Tumoren erschienen im Bild als dunkle Flecken, weil hier kein Stoffwechsel mit Sauerstoff stattfand“, wird Paech zitiert. „Uns hat überrascht, dass dies sowohl bei höhergradigen aggressiven Tumoren als auch bei weniger aggressiven niedriggradigen Tumoren der Fall war.“ Bislang war nicht klar, ob der Warburg-Effekt auch bei niedriggradigen Hirntumoren gleichermaßen eine Rolle spielt.

Doch auch beim neuen MRT-Verfahren der DKFZ-Forscher gelte es Probleme zu lösen, bis die Methode irgendwann den Weg in die Klinik findet, so das DKFZ in seiner Mitteilung. Noch ist angereichertes ¹⁷O₂ sehr teuer, wobei Paech davon ausgehe, dass die Produktionskosten sinken könnten, wenn das Molekül in größerem Maßstab hergestellt würde.

„Für die Zukunft gilt es, klinische Studien durchzuführen“, wird Paech. zitiert „Das ist notwendig, um eine mögliche Zulassung von ¹⁷O₂ zu prüfen und den klinischen Nutzen des Verfahrens zu beweisen“. (eb)