Fließen macht Tumore gefährlich

Seit Menschen­gedenken ertasten Ärzte suspekte Verhärtungen unter der Haut. Dass es sich bei dieser uralten Unter­suchungs­technik um eine zukunfts­weisende diagnos­tische Methode handelt, haben nun Wissen­schaftler der Charité Berlin und der Uni Leipzig in Kooperation von klinisch-diagnos­tischer Radiologie und bio­physika­lischer Grundlagen­forschung bewiesen. Sie fanden heraus, dass die Konsistenz eines Tumors entscheidend den weiteren Verlauf einer Krebs­erkrankung beeinflussen kann.

Zunächst wurde an der Charité im Team der experi­men­tellen Radiologie unter Leitung von Ingolf Sack ein neuartiges bild­gebendes Verfahren, die Tomo­elasto­graphie, entwickelt. Damit lassen sich die mechanischen Eigen­schaften von Tumoren und umliegender Gewebe im MRT kartieren. Die von vielen Patienten gewonnen Werte der veränderten Steifigkeit und Fließ­eigen­schaften von Krebs­geschwüren wurden dann von Biophysikern um Josef Käs an der Uni Leipzig mikro­mechanisch unter die Lupe genommen. Käs und Kollegen verglichen die Charité-Daten mit den Fließ­eigen­schaften einzelner Zellen und explantierter Tumorproben, zur Verfügung gestellt vom Universitäts­klinikum Leipzig. „Dabei zeigten sich erstaunlich konsistente Muster der Veränderung der mechanischen Material­eigen­schaften von Tumoren mit zunehmender Aggres­si­vität“, sagt Käs.

Diese mechanischen Muster sind kompli­zierter als die einfache Unter­scheidung zwischen steif und weich. Über den Tastbefund hinaus bietet die Tomo­elasto­graphie die Möglichkeit, pixelgenau die Veränderung von Festkörper­eigen­schaften hin zu flüssigem Material­verhalten zu graduieren. Tauschen Zellen im Gewebe ihren Platz, wie in einem fließenden Gewässer, führt das es zu einer erhöhten Fließ­fähig­keit des gesamten Tumors.

Käs und sein Team haben in der Vergangen­heit gezeigt, dass in krebs­artigen Geschwüren ebendiese „Zellflüsse“ existieren, auch wenn der Tumor insgesamt als steifer Knoten spürbar ist. Diese grund­legenden Zusammen­hänge kann nun Sacks Team an der Charité erstmalig an Patienten messen und für die Diagnostik nutzen. Die Einschätzung der Fließ­fähigkeit, der Härte und Textur eines Tumorknotens mit der Tomo­elasto­graphie könnte künftig genauere Krebs­diagnosen ermöglichen und damit dem Patienten mit maßge­schnei­derten Behandlungs­optionen helfen. Die Studie soll nun in weiteren klinischen Pilotstudien validiert und für die radiologische Diagnostik nutzbar gemacht werden.

U. Leipzig / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  F. Sauer et al.: Changes in Tissue Fluidity Predict Tumor Aggressiveness In Vivo, Adv, Sci. 2023, 2303523 (2023); DOI: 10.1002/advs.202303523
• Biophysik, Peter-Debye-Institut für Physik der weichen Materie, Universität Leipzig
• AG Experimentelle Radiologie / Forschungslabor, Charité Universitätsmedizin Berlin