Krebsfrüherkennung: Laserpulse im Attosekundenbereich sorgen für Revolution

Der ungarisch-österreichische Quantenphysiker Ferenc Krausz gilt seit einigen Jahren als möglicher Nobelpreiskandidat. Der Hintergrund: Ihm gelang es erstmals einen Laserimpuls im Attosekundenbereich zu generieren. Im Laufe der Zeit entdeckten Wissenschaftler in aller Welt dann immer neue Anwendungsszenarien. So ermöglichte die Entdeckung beispielsweise die Entwicklung von noch schnellerer und noch kleinerer Elektronik. Krausz selbst forscht allerdings in einem anderen Bereich: Er will mithilfe der extrem kurzen Laserimpulse einen Bluttest entwickeln, der Krebserkrankungen frühzeitig entdeckt. Die Vision dahinter wird von vielen Wissenschaftlern geteilt. Während heute Menschen zumeist erst Symptome entwickeln und dann zum Arzt gehen, sollen zukünftig regelmäßige Checks und Tests dafür sorgen, dass Krankheiten früher erkannt werden. Dadurch wiederum erhöhen sich dann auch die Chancen auf eine erfolgreiche Behandlung.

Foto: Non-small Cell Carcinoma of the Lung, FNA, Ed Uthman, Flickr, CC BY-SA 2.0

Die Blutuntersuchung führt zu einem Gesamtsignal

Wer heute allerdings eine Blutprobe auf verschiedene Biomarker untersuchen möchte, muss mit Kosten im vierstelligen Bereich rechnen. Deutlich zu viel, um solche Untersuchungen flächendeckend anzubieten. Krausz und sein Team verfolgen daher einen innovativen Ansatz. Dieser basiert auf der Tatsache, dass man Moleküle mithilfe von Infrarotlicht in Schwingung versetzen kann. Aus der Wellenlänge der Schwingung wiederum lässt sich dann eine Art Fingerabdruck des Moleküls erstellen. Bei der Blutuntersuchung funktioniert dies allerdings nicht in jedem Einzelfall. Weil sich die Signale der verschiedenen Moleküle überlagern, kommt hier nur eine Art Gesamtsignal an. Für die Forscher reicht dies aber schon. Sie wollen kleinste Veränderungen dieses Signals identifizieren und daraus Rückschlüsse auf mögliche Krankheiten ziehen. Bei konventionellen Infrarotlichtquellen klappt der Trick aber nicht: Das Rauschen der Signale ist zu groß, um kleinste Veränderungen gesichert beobachten zu können.

Die einzelnen Krebsarten erzeugten eindeutige Infrarotsignaturen

Der neue Ansatz besteht nun darin, die Moleküle mit kurzen Infrarotblitzen zu beschießen und das Signal mithilfe von Attosekundenlasern zu messen. Dadurch kann eine fast störungsfreie Übertragung gewährleistet werden. Dies haben die Forscher bei ersten Versuchen im Labor auch bereits unter Beweis gestellt. Verglichen mit den bisher genutzten Methoden konnten vierzigmal kleinere Konzentrationen erfasst werden. Zukünftig erwarten die Forscher sogar noch bessere Ergebnisse. Die Forscher untersuchten zudem rund 4.000 Blutproben von an Krebs erkrankten Patienten. Tatsächlich fanden sie dabei Infrarotsignaturen, die typisch für bestimmte Krebserkrankungen waren und bei der Kontrollgruppe nicht auftraten. Selbst Schlaganfälle und Herzprobleme hinterließen nachweisbare Spuren. Ersten Berechnungen der Forscher zufolge würde eine solche Blutuntersuchung zukünftig zwischen zehn und zwanzig Euro pro Probe kosten. Dies wäre dann ein Bereich, bei dem präventive Tests flächendeckend möglich würden.

Via: Der Standard