Kann man Krebs riechen?
Wissenschaftler des Monell Chemical Senses Center in Philadelphia, Pennsylvania/USA, haben unlängst eine ganz spezifische Mischung von Duftstoffen charakterisiert, welche von Hautstellen stammen, die von Hautkrebs betroffen sind[1]. Dazu verglichen die Forscher Duftproben von elf Hautkrebspatienten mit Proben von elf Gesunden. Im direkten Vergleich stießen sie dabei auf zwei Substanzen, die zwar bei Kranken wie Gesunden vorkamen. Allerdings war einer der beiden Stoffe bei den Hautkrebspatienten über dem Tumorareal in einer deutlich höheren und der andere in einer deutlich niedrigeren Konzentration vorhanden. In dieser ersten, kleinen Studie scheinen die Profile der chemischen Geruchsmarker somit charakteristisch für Hautkrebs im Vergleich zur Kontrollgruppe zu sein.
Der Geruchssinn des Menschen - taugt er sogar zur Identifizierung von Krebs? Hier abgebildet: Molekülverbindungen in der Nasenhöhle (unten) an olfaktorischen Sinnesrezeptoren (in Vergrößerung mitte), die durch winzige Löcher des Siebbeins ziehen und am Riechkolben auf das nächste Neuron verschaltet werden.
(© medicalpicture)
Geruchsmarker könnten – neben Biomarkern im Blut beispielsweise bei Eierstockkrebspatientinnen oder im Sputum bei Lungenkrebskranken – zu neuen diagnostischen Tools führen. Dass Krebszellen bestimmte flüchtige, organische Verbindungen abgeben, die beim Hautkrebs über die Haut ausgeschieden werden, ist bereits von anderen Krebsarten bekannt. So gibt es Studien, in denen Hunde Blasenkrebs in Urinproben riechen oder auch Brust- und Lungenkrebs im Atem von Patienten mit hoher Treffsicherheit feststellen konnten[2]. Wissenschaftler von der Pine-Street-Stiftung in San Anselmo, California/USA, verglichen beispielsweise 55 Lungenkrebskranke und 31 Brustkrebspatientinnen mit 83 gesunden Kontrollpersonen, die jeweils mehrfach in ein Röhrchen atmen mussten. Anschließend ließen sie zuvor trainierte Hunde an diesen Proben riechen. Das Ergebnis zeigte, dass die Hunde die Proben der Krebspatienten mit einer hohen Zuverlässigkeit "erschnüffelten".
Seit 3000 Jahren im Schnuppereinsatz
Hunde können mit ihren extrem empfindlichen Nasen ein einziges Duftmolekül inmitten einer Billion anderer ausfindig machen. Diese Fähigkeit korreliert mit einem etwa 30-fach größeren Riechepithel des Hundes von 150 Quadratzentimetern im Vergleich zu lediglich fünf Quadratzentimetern beim Menschen. Auf diese Fläche kommen beim Menschen fünf Millionen Riechzellen, beim Schäferhund sind es dagegen ungefähr 220 Millionen. Auch den Chinesen war schon vor 3000 Jahren bekannt, dass Hunde mit ihren sensitiven Nasen Krankheiten beim Menschen erriechen können. Heute sind die sogenannten "seizure-alert dogs" in vielen Ländern als Signalhunde im Einsatz, um ihre Herrchen rechtzeitig vor einem epileptischen Anfall zu warnen. Auch bei der Suche nach verschütteten Erdbeben- oder Lawinenopfern leisten Hunde mit ihren guten Nasen bereits seit Jahrhunderten überaus nützliche Dienste. Und Riesenratten werden trainiert, um beispielsweise Landminen über deren Geruch aufzuspüren. Darüber hinaus testen Wissenschaftler, ob die Ratten Tuberkulosepatienten über den Geruch von Tuberkulosebakterien im Speichel identifizieren können.
Elektronische Nasen
Für routinemäßige Analysen in Arztpraxen und Krankenhäusern unter kontrollierten Bedingungen sind allerdings anstelle von Hunden oder Ratten standardisierte Atemgasanalyse-Systeme oder Sensortechnologien wie "elektronische Nasen" erforderlich. Das spanische Projekt "SPOT-NOSED"[3] zur Entwicklung einer künstlichen Nase wurde im Rahmen der FET-Initiative (Future and Emerging Technologies) der Europäischen Kommission durchgeführt. Die Basis dieses Projektes sind nicht wie sonst üblich künstlich hergestellte chemische Sensoren, sondern gentechnisch in Hefezellen hergestellte Duftrezeptoren, die – auf Mikroelektroden aufgebracht – Duftstoffe in sehr geringen Mengen detektieren können. Auch in deutschen Laboratorien wird an verschiedenen Systemen für "elektronische Nasen" gearbeitet.
Geruchsmarker (olfaktorische Fingerprints) könnten möglicherweise in Zukunft – als nicht-invasive und schmerzlose Maßnahme - bereits bestehende Blut- und Urinuntersuchungen ergänzen. Voraussetzung für eine erfolgreiche Entwicklung solcher Systeme ist aber eine genaue Analyse, welche Substanzen für welche Krebsart und möglicherweise auch für welches Stadium der Krebserkrankung charakteristisch sind. Diese Analysen sind nur mit Hilfe modernster biotechnologischer Methoden möglich. Auch hier bietet also die Biotechnologie die Chance, Krankheiten früher zu erkennen und damit besser behandeln und womöglich heilen zu können.
Literaturtipp:
1 Gallagher et al., Detecting skin cancer using volatile biomarkers, American Chemical Society Annual Meeting 2008, abstract AGFD 227.
2 McCulloch et. al., Diagnostic Accuracy of Canine Scent Detection in Early and Late Stage Lung and Breast Cancers. Integrative Cancer Therapies, 2006, Volume 5 (1), pp. 1-10
3 http://www.science-guide.eu/index.php?id=80
Der Geruchssinn des Menschen - taugt er sogar zur Identifizierung von Krebs? Hier abgebildet: Molekülverbindungen in der Nasenhöhle (unten) an olfaktorischen Sinnesrezeptoren (in Vergrößerung mitte), die durch winzige Löcher des Siebbeins ziehen und am Riechkolben auf das nächste Neuron verschaltet werden.
(© medicalpicture)
Geruchsmarker könnten – neben Biomarkern im Blut beispielsweise bei Eierstockkrebspatientinnen oder im Sputum bei Lungenkrebskranken – zu neuen diagnostischen Tools führen. Dass Krebszellen bestimmte flüchtige, organische Verbindungen abgeben, die beim Hautkrebs über die Haut ausgeschieden werden, ist bereits von anderen Krebsarten bekannt. So gibt es Studien, in denen Hunde Blasenkrebs in Urinproben riechen oder auch Brust- und Lungenkrebs im Atem von Patienten mit hoher Treffsicherheit feststellen konnten[2]. Wissenschaftler von der Pine-Street-Stiftung in San Anselmo, California/USA, verglichen beispielsweise 55 Lungenkrebskranke und 31 Brustkrebspatientinnen mit 83 gesunden Kontrollpersonen, die jeweils mehrfach in ein Röhrchen atmen mussten. Anschließend ließen sie zuvor trainierte Hunde an diesen Proben riechen. Das Ergebnis zeigte, dass die Hunde die Proben der Krebspatienten mit einer hohen Zuverlässigkeit "erschnüffelten".
Seit 3000 Jahren im Schnuppereinsatz
Hunde können mit ihren extrem empfindlichen Nasen ein einziges Duftmolekül inmitten einer Billion anderer ausfindig machen. Diese Fähigkeit korreliert mit einem etwa 30-fach größeren Riechepithel des Hundes von 150 Quadratzentimetern im Vergleich zu lediglich fünf Quadratzentimetern beim Menschen. Auf diese Fläche kommen beim Menschen fünf Millionen Riechzellen, beim Schäferhund sind es dagegen ungefähr 220 Millionen. Auch den Chinesen war schon vor 3000 Jahren bekannt, dass Hunde mit ihren sensitiven Nasen Krankheiten beim Menschen erriechen können. Heute sind die sogenannten "seizure-alert dogs" in vielen Ländern als Signalhunde im Einsatz, um ihre Herrchen rechtzeitig vor einem epileptischen Anfall zu warnen. Auch bei der Suche nach verschütteten Erdbeben- oder Lawinenopfern leisten Hunde mit ihren guten Nasen bereits seit Jahrhunderten überaus nützliche Dienste. Und Riesenratten werden trainiert, um beispielsweise Landminen über deren Geruch aufzuspüren. Darüber hinaus testen Wissenschaftler, ob die Ratten Tuberkulosepatienten über den Geruch von Tuberkulosebakterien im Speichel identifizieren können.
Elektronische Nasen
Für routinemäßige Analysen in Arztpraxen und Krankenhäusern unter kontrollierten Bedingungen sind allerdings anstelle von Hunden oder Ratten standardisierte Atemgasanalyse-Systeme oder Sensortechnologien wie "elektronische Nasen" erforderlich. Das spanische Projekt "SPOT-NOSED"[3] zur Entwicklung einer künstlichen Nase wurde im Rahmen der FET-Initiative (Future and Emerging Technologies) der Europäischen Kommission durchgeführt. Die Basis dieses Projektes sind nicht wie sonst üblich künstlich hergestellte chemische Sensoren, sondern gentechnisch in Hefezellen hergestellte Duftrezeptoren, die – auf Mikroelektroden aufgebracht – Duftstoffe in sehr geringen Mengen detektieren können. Auch in deutschen Laboratorien wird an verschiedenen Systemen für "elektronische Nasen" gearbeitet.
Geruchsmarker (olfaktorische Fingerprints) könnten möglicherweise in Zukunft – als nicht-invasive und schmerzlose Maßnahme - bereits bestehende Blut- und Urinuntersuchungen ergänzen. Voraussetzung für eine erfolgreiche Entwicklung solcher Systeme ist aber eine genaue Analyse, welche Substanzen für welche Krebsart und möglicherweise auch für welches Stadium der Krebserkrankung charakteristisch sind. Diese Analysen sind nur mit Hilfe modernster biotechnologischer Methoden möglich. Auch hier bietet also die Biotechnologie die Chance, Krankheiten früher zu erkennen und damit besser behandeln und womöglich heilen zu können.
Literaturtipp:
1 Gallagher et al., Detecting skin cancer using volatile biomarkers, American Chemical Society Annual Meeting 2008, abstract AGFD 227.
2 McCulloch et. al., Diagnostic Accuracy of Canine Scent Detection in Early and Late Stage Lung and Breast Cancers. Integrative Cancer Therapies, 2006, Volume 5 (1), pp. 1-10
3 http://www.science-guide.eu/index.php?id=80
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