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RUB-Forscher haben ein neuartiges Infrarot (IR)-Mikroskop eingesetzt, um Gewebeproben aus dem klinischen Alltag auf Dickdarmkrebs zu testen. Das bisher verwendete IR-Mikroskop hatte sich noch nicht als diagnostisches Werkzeug in der Klinik durchgesetzt, weil die Analysen zu lange dauerten. Durch Einsatz einer neuen Lasertechnik verkürzten die Wissenschaftler die Messdauer von einem Tag auf wenige Minuten. Das IR-Mikroskop gekoppelt mit bioinformatischer Bildanalyse erkennt Krebsgewebe markerfrei und automatisch.

Über die Arbeiten berichten die Bochumer Forscherinnen und Forscher um Prof. Dr. Klaus Gerwert, Dr. Angela Kallenbach-Thieltges, Dr. Frederik Großerüschkamp und Claus Küpper vom Lehrstuhl für Biophysik in der renommierten Zeitschrift Scientific Reports vom 16. Mai 2018.

Neue Lasertechnik

Das Potenzial des IR-Imaging genannten Verfahrens als diagnostisches Werkzeug zur Klassifizierung von Gewebe hatten die Biophysiker bereits in früheren Studien gezeigt. Mit der damals eingesetzten Fourier-Transform-IR-Technik brauchte die Analyse aber einen ganzen Tag – im Gegensatz zu herkömmlichen klinischen Tests, die etwa 20 Minuten dauern.

Nun haben die Wissenschaftler den Messaufbau deutlich vereinfacht und die Fourier-Transform-IR-Technik durch die Quanten-Kaskaden-Lasertechnik ersetzt. Bildlich gesprochen wurde dadurch eine diffus abstrahlende schwache Glühbirne gegen fein gebündeltes intensives Laserlicht ausgetauscht.

Zahlreiche Gewebeproben getestet

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Pathologie der RUB, das Prof. Dr. Andrea Tannapfel leitet, werteten die Forscher 120 Gewebeproben von Patientinnen und Patienten mit Dickdarmkrebs mittels IR-Imaging aus. Die Analyse basiert auf selbst entwickelten Algorithmen der Biophysiker, mit denen die IR-Bilder von den Gewebeproben mit dem Computer eingefärbt werden. Die Ergebnisse stimmten zu 97 Prozent mit der klassischen histopathologischen Analyse überein und waren unabhängig vom verwendeten Gerät und Anwender.

„Die Ergebnisse geben Anlass zur Hoffnung auf eine präzisere Therapie, die personalisiert für jeden einzelnen Patienten und damit am Ende auch erfolgreicher ist“, sagt Gerwert.