Ein wichtiger Teil der Auswahl der am besten geeigneten Krebstherapie ist das Verständnis der Bösartigkeit des Tumors. Aktuelle Methoden zur Beurteilung der Bösartigkeit von Hirntumoren sind jedoch invasiv und bergen ein hohes Risiko für Komplikationen. In einer gemeinsamen Forschung unter der Leitung von Professor Yasuchika Hasegawa und Professor Shinya Tanaka vom Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD) der Hokkaido-Universität wurde ein zerstörungsfreies Krebs-Grading-Detektionssystem (GPS) entwickelt, das wasserlösliche lumineszierende Europiumkomplexe verwendet, um die Bösartigkeit von Modell-Gliom-Tumorzellen zu beurteilen. Diese Methode kann für nicht-invasive Tests verwendet werden, um die Bösartigkeit des Tumors eines Patienten zu bestimmen.

Beschreiben Sie die strukturellen Veränderungen nach der Interaktion zwischen Europiumkomplex und Tumorzellen. Bildquelle: MengfeiWang, et al. 22. Januar 2024Konfokalmikroskopisches Bild, das rotes Licht zeigt, das von Europiumkomplexen in Modellgliomzellen emittiert wird. Weiße Kreise zeigen die Aggregation von Europiumkomplexen an. Quelle: Wang Mengfei et al., „Scientific Reports“. 22. Januar 2024

Das Forschungsteam bewertete die Bösartigkeit von Tumoren, indem es Europiumkomplexe in Modellzellen einführte, die Gliome imitieren. 26,3 % der Hirntumoren (Quelle: CBTRUS). Die Forscher testeten drei verschiedene Modellzellen, die unterschiedliche Malignitätsgrade simulierten, und maßen Veränderungen in der Lebensdauer der charakteristischen roten Lichtemission des Europiumkomplexes. Die Forscher fanden heraus, dass die bösartigeren Zellen innerhalb der ersten drei Stunden nach Zugabe des Europiumkomplexes größere Veränderungen in ihrer Lumineszenzlebensdauer erfuhren.

„Über die Visualisierung von Krebszellen mithilfe lumineszierender Komplexe wurde bereits berichtet, aber unsere Hypothese war, dass das von diesem Komplex in Krebszellen ausgestrahlte photophysikalische Signal möglicherweise die internen Informationen der Krebszellen widerspiegelt“, sagte Hasegawa.

Mitglied des Forschungsteams am Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD) der Universität Hokkaido. Von links nach rechts Wang Mengfei, Tsuda Masumi, Tanaka Shinya, Hasegawa Yasuchika. Quelle: WPI-ICReDD

Um dieses Ergebnis zu erzielen, modifizierten die Forscher zunächst den Europiumkomplex so, dass er im Zellkulturmedium wasserlöslich und in Aminosäuren stabil war. Bei Zugabe zum Zellkulturmedium bildet der Europiumkomplex zunächst Aggregate mit sich selbst. Bei der Interaktion mit Modelltumorzellen zerfielen die Aggregate in einzelne Moleküle, die dann schnell von den Zellen aufgenommen wurden. Durch diesen Prozess verändert sich die Struktur des Europiumkomplexes, was zu einer Änderung der Lebensdauer der roten Lichtemission des Komplexes führt.

Diese Unterschiede in der Emissionslebensdauer sind auf unterschiedliche Tumoraktivität und Wachstumsprozesse bei verschiedenen Malignitätsgraden zurückzuführen, die auf unterschiedlichen Zeitskalen zu unterschiedlichen strukturellen Veränderungen im Europiumkomplex führen können. Das Team geht davon aus, dass mit dieser Methode die Tumoraktivität kontinuierlich erfasst werden kann und Ärzte wichtige Informationen für die Entscheidung über eine geeignete Behandlung erhalten.

Tanaka erklärte: „In Japan leiden 4,6 Menschen pro 100.000 Menschen an Hirntumoren, und die 5-Jahres-Überlebensrate für das bösartigste Glioblastom Grad 4, einen aggressiven Gliom-Hirntumor, beträgt 16 %. Die von uns entwickelte Methode zur Beurteilung der Malignität könnte diesen Patienten in Zukunft zugute kommen.“

Zusammengestellt von /Scitechdaily