Nobelpreis für Physik 2023: Infrarotspektroskopie ermöglicht Früherkennung von Krebs

Infrarotspektroskopie ermöglicht Früherkennung von Krebs

Auf Basis der Ultrakurzzeit-Lasertechnologie, die auch die Grundlage für die Auszeichnung bietet, wurde in den letzten Jahren die feldaufgelöste Infrarotspektroskopie entwickelt. Die klinische Anwendung dieser Laser-Technologie wird derzeit in Kooperation mit dem LMU Klinikum erstmals erprobt. Ein möglicher Einsatz liegt unter anderem in der Früherkennung von Krebserkrankungen. Das LMU Klinikum kooperiert mit der Abteilung von Prof. Dr. Krausz schon mehr als 5 Jahre bei klinischen Studien. Beteiligt sind daran die Medizinische Klinik und Poliklinik V für Pneumologie, das Lungentumorzentrum München, die Frauenklinik in Kooperation mit dem Brustzentrum, die Urologische Klinik, die Klinik und Poliklinik II für Gastroenterologie und Hepatologie, die Klinik und Poliklinik für Radiologie und die Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde.

Infrarotspektroskopie identifiziert Art und Stadium von Tumoren

Da die Lasertechnologie noch in Erprobung ist, wurde eine Studie an Blutproben von Patient:innen mit Lungen-, Brust-, Prostata- oder Blasenkrebs sowie nicht erkrankten Kontrollpersonen mit herkömmlicher Infrarotspektroskopie durchgeführt, das auf einem ähnlichen Konzept beruht. In einer Zwischenauswertung mit 1.927 Teilnehmer:innen zu den 4 Hauptentitäten konnten hoch-präzise, individuelle Spektren aus Blutserumproben als auch Blutplasma erzeugt werden, die diagnostische Informationen sowohl über die Art der Krebserkrankung als auch über das Tumorstadium enthielten.

Infrarotspektroskopie besonders bei Lungenkrebs erfolgreich

Mittels machine learning Algorithmen ist es in ersten Auswertungen gelungen, z.B. bei Lungenkrebspatienten spezifische Muster mit einer diagnostischen Treffsicherheit von 89% (area under the receiver operating characteristic curve (AUC)) zu identifizieren. Im Vergleich zu den anderen untersuchten Tumorarten waren die Signale der Lungenkrebspatienten am deutlichsten ausgeprägt und lassen daher eine Anwendung dieser neuartigen Technologie als besonders erfolgversprechend erscheinen.

Tausende Blut- und Urinproben urologischer Patient:innen mit Infrarotspektroskopie untersucht

Auch in der Urologie wird es durch die Forschung von Prof. Krausz und seinem Team möglich sein, mit Hilfe der feldaufgelösten Infrarotspektroskopie einen sogenannten molekularen Fingerabdruck verschiedenster Patientenproben zu untersuchen. Diese Information kann eine sehr große Rolle in der Krebsführerkennung spielen. Zusammen mit Prof. Krausz und Frau Dr. Zigman konnten so seit 2017 die Blut- und Urinproben von mehreren tausend Patient:innen der Urologischen Klinik mit Infrarotspektroskopie untersucht werden.

Arbeitsgruppe „Broadband Infrared Diagnostics“ stellt Antrag für groß angelegte klinische Studie

Das Team von Prof. Krausz verfolgt diesen Forschungsansatz weiter in der Arbeitsgruppe „Broadband Infrared Diagnostics“ unter Leitung von Frau Dr. Mihaela Zigman. In Kooperation mit den bereits genannten klinischen Einrichtungen des LMU Klinikums. Ein Antrag (1) für eine groß angelegte klinische Studie an 19.000 Patient:innen und Kontrollen wurde an die DFG gestellt.

Klinische Studie „Molecular Fingerprinting for Cancer Detection“ gestartet

In diesem Jahr startete bereits die Rekrutierung von Patient:innen für die klinische Studie „Molecular Fingerprinting for Cancer Detection“. Ein Ziel ist es, mit Hilfe der Elektrofeld-Molekularspektroskopie ein medizinisches Gerät zu entwickeln, das die derzeitige primäre Krebsdiagnostik ergänzt. In den nächsten Jahren sollen Tausende von Personen mit verschiedenen Krebsarten sowie Kontrollpersonen zunächst am Klinikum der LMU München und später an anderen Kliniken in Deutschland in die Studie aufzunehmen. Das Studien-Team wird die Blutproben mit Hilfe der Infrarotspektroskopie in den Laserlabors der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU München) in Garching verarbeiten und messen.