Tumorzellen im Blut mit Nanomagneten analysieren

16.07.2012: Siemens-Forschern ist es gelungen, Blutzellen mit der magneti­schen Lesetechnik wie in Computerfestplatten zu analysieren. Sie entwickelten einen Prototypen für die magnetische Durchfluss­zytrometrie von Blut. Blut ist die wichtigste diagnostische Informationsquelle für Ärzte, wenn sie den Erfolg einer Tumor- oder HIV-Therapie verfolgen. Die Forscher nutzen für ihr neues Verfah­ren den GMR-Effekt (Giant magnetoresistance), für dessen Entdeckung 2007 der Nobelpreis für Physik verliehen wurde.

In der medizinischen Diagnostik existiert seit Jahrzehnten weitgehend unverändert eine optische Messmethode, um einzelne Zellen auf ihre Eigenschaften zu testen, die sogenannte Durchflusszytometrie. Damit können spezielle Zellen wie zirkulierende Tumorzellen identifiziert werden. Die Extraktion von „Zelldaten" aus Vollblut erfordert jedoch einen zeitaufwändigen Arbeitsablauf. Daher sind die Kosten für eine allgemeine klinische oder dezentralisierte Anwendung zu hoch und der Markt für die Durchflusszytrometrie wächst hauptsächlich im Bereich der Forschung.

Die neue magnetische Durchflusszytrometrie könnte ein Weg sein, um künftig spezifische Zelldetektion neben dem kleinen Blutbild anzubieten oder Blutuntersuchungen nahe am Patienten (Point-of-Care) ausführen zu können. Die Wissenschaftler der Siemens-Forschung Corporate Technology verwenden GMR-Leseverfahren in Kombination mit superpara-magnetisch-markier­ten Zellen. Ihr noch nicht marktreifes Demonstrationsmodell erfasst quantitativ spezifisch markierte Analyte im Vollblut, ohne dass eine vorherige Probenaufbereitung wie die Lyse (Zerstörung) von roten Blutkörperchen erforderlich wird. Die Markierung dieser Blutzellen erfolgt spezifisch über Antikörper, an denen superparamagnetische Nanopartikel (Beads) hängen. Ein Magnet zieht dann die markierten Zellen an, sodass sie abgetrennt und wie Perlen auf einer Schnur vom GMR-Sensor abgezählt werden.

Damit ist die quantitative Identifizierung etwa von Tumorzellen möglich. Durch die spezielle Versuchsanordnung gewinnen die Forscher insgesamt vier Bit an Information pro gemessene Einzelzelle. So können sie etwa den Zelldurchmesser und die Fließgeschwindigkeit bestimmen - also Informationen, die genaue Rückschlüsse zulassen, ob es sich um eine Tumorzelle handelt oder nicht. Kürzlich zeigten die Forscher, dass eine Miniaturisierung des Messsystems möglich wäre. Dafür erhielt ein Forscher für seine Bachelorarbeit den Innovationspreis für Angewandte Forschung der Hochschule Regensburg.