Worm-on-a-Chip: Würmer erschnuppern Lungenkrebs

Krebszellen produzieren chemische Substanzen frei, die im Körper frei zirkulieren können und dementsprechend auch nachweisbar sind. Teilweise haben sie sogar ein eigenes Geruchsprofil. Es wurde in der Vergangenheit bereits gezeigt, dass diese Geruchsprofile teilweise etwa von Hunden erkannt werden können, die so eine Krebserkrankung auch in frühen Stadien erkannt werden können. Offenbar gelingt dies auch Fadenwürmern. Die Tiere kriechen ohne vorheriges Training bevorzugt auf Proben von Lungentumoren zu. ForscherInnen der Myongji Universität in Südkorea haben auf Basis dieser Erkenntnis nun eine Art „Wurm-Chip“ entwickelt, der die Krebsfrüherkennung erleichtern kann.

Würmer erkennen Lungenkrebs

„Es ist bereits bekannt, dass der im Boden lebende Fadenwurm Caenorhabditis elegans von bestimmten Gerüchen angezogen oder abgestoßen wird. Daher hatten wir die Idee, den Wurm zur Erkennung von Lungenkrebs zu verwenden„, erläutert Shin Sik Choi von der Myongji Universität die Basis dieser Entwicklung.

Gemeinsam mit seinem Team stellte Choi einen Chip aus dem siliziumhaltigen Polymer Polydimethylsiloxan her. An beiden Enden des Chips befindet sich eine Vertiefung, die durch Kanäle verbunden sind. An einem Ende des Chips platzierten die ForscherInnen ein Kulturmedium mit Lungenkrebszellen, am anderen Ende ein Medium mit gesunden Lungen-Fibroblasten. Die kleinen Fadenwürmer wurden dann in der Mitte des Speakers platziert.

Nach etwa einer Stunde hatten sich mehr Würmer dazu entschieden, in Richtung des Mediums mit den Krebszellen zu kriechen. Bei Würmern, deren Geruchsrezeptoren durch eine Mutation ausgeschaltet wurden, konnte dieses Verhalten nicht beobachtet werden. Die ForscherInnen gehen davon aus, dass ihr Chip Krebszellen auch im Frühstadium in 70 Prozent der Fälle erkennen kann. Weitere Experimente zeigten, dass es spezifische Geruchsmoleküle wie etwa 2-Ethyl-1-Hexanol sind, die die Würmer zum Medium mit den Krebszellen lockten. „ Wir wissen nicht, warum C. elegans von Lungenkrebsgewebe oder 2-Ethyl-1-Hexanol angezogen wird, aber wir vermuten, dass diese Duftstoffe dem Geruch ihres Lieblingsfutters ähneln„, Nari Jang, die an der Studie beteiligt war.

Weitere Tests in Planung

Die WissenschaftlerInnen gehen davon aus, dass die Genauigkeit und Sensitivität des „Worm-on-a-Chip“ noch weiter verbessern zu können. Dies wollen sie erreichen, indem sie die Würmer bereits vor dem eigentlichen Test einem Medium mit Krebszellen aussetzen. So sollen die krebsspezifischen Gerüche in einer Art „Gedächtnis“ festgehalten werden. Außerdem will das Team untersuchen, ob die Methode auch mit Urin oder Speichel funktioniert sowie ob die Würmer in der Lage sind, einzelne Krebsarten zu unterscheiden.

Des Weiteren wollen die ForscherInnen die medizinische Anwendung der Methode untersuchen. „Wir werden mit Ärzten kollaborieren, um herauszufinden, ob mit unseren Methoden Lungenkrebs in Patienten auch in einem frühen Stadium erkannt werden kann„, so Choi. Je früher eine Krebserkrankung erkannt werden kann, desto größer sind letztlich die Heilungschancen.

via American Chemical Society