Neuartige Blutuntersuchung mittels Infrarotlicht
Fourier-Transform-Infrarotmessungen zeigen mehrmonatige Stabilität der molekularen Zusammensetzung des Blutes.
Die Zusammensetzung der Moleküle in unserem Blut ist einzigartig, vergleichbar zu einem Fingerabdruck. Verändert sich jedoch der Mix der Moleküle im Organismus, so könnte das ein Hinweis darauf sein, dass er erkrankt ist. Voraussetzung einer solchen Diagnose ist aber, vorab zu wissen, ob der molekulare Fingerabdruck eines Menschen im gesunden Zustand zuvor über längere Zeit stabil war. Eine solche Langzeitstabilität bei gesunden Personen hat jetzt das Team „Broadband Infrared Diagnostics“ um Mihaela Žigman von der Ludwig-Maximilians-Universität München und dem MPI für Quantenoptik in der Zusammenarbeit mit Nadia Harbeck vom LMU-Klinikum mithilfe von Fourier-Transform-Infrarotmessungen nachgewiesen. Die Forscher haben Blutserum- und Plasmaproben von 31 gesunden Personen über den klinisch relevanten Zeitraum von einem halben Jahr lang untersucht. Das Ergebnis: Die molekulare Zusammensetzung im Blut einzelner gesunder Personen ist über mehrere Monate stabil und kann sogar individuell zugeordnet werden.
„Diese bisher unbekannte zeitliche Stabilität einzelner biochemischer Fingerabdrücke bildet die Grundlage für künftige Anwendungen des blutbasierten Infrarot-Spektral-Fingerabdrucks als verlässliche Art der Gesundheitsüberwachung“, sagt Žigman. Fourier-Transform-Infrarotmessungen, die mit konventionellem Licht arbeiten, könnten künftig von auf Infrarotlasern basierenden Messungen abgelöst werden. Diese Art der Analyse von Molekülen im Blut wäre aufgrund der Stärke des Laserlichts genauer als die bisher verwendete FTIR-Methode.
An entsprechenden Lasertechnologien arbeitet das Attoworld-Team um Ferenc Krausz. Mit Hilfe einer neu entwickelten Infrarot-Lasertechnologie bringen die Attoworld-Forscher Moleküle zum Schwingen und damit zum Aussenden von Licht. Diese elektromagnetischen Schwingungen ordnen die Forscher präzise den Bestandteilen der Bioflüssigkeiten zu. So detektieren sie spektroskopisch selbst winzige Konzentrationen einzelner Molekülarten.
„Mit unseren Lasern können wir bereits elektrische Signale aus Molekülen mit einer sehr hohen Empfindlichkeit nachweisen“, erklärt Krausz. Die präzise Messung von Veränderungen in der molekularen Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten, gepaart mit dem Wissen über den stabilen molekularen Fingerabdruck bei gesunden Menschen, eröffnet neue Möglichkeiten in der Biologie und Medizin. „Diese Ergebnisse demonstrieren die Möglichkeit von effizienten, wiederholten und minimal-invasiven Messungen von blutbasierten Infrarot-Fingerabdrücken und bilden damit die Grundlage für zukünftige Anwendungen zur Überwachung des menschlichen Gesundheitszustands und damit zur Früherkennung von Krankheiten“, so Žigman. „Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Zukunft der Systembiologie und des Gesundheitswesens und tragen dazu bei, die Zukunft der präventiven modernen Medizin zu gestalten.“
MPQ / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
M. Huber et al.: Stability of person-specific blood-based infrared molecular fingerprints opens up prospects for health monitoring, Nat. Commun. 12, 1511 (2021); DOI: 10.1038/s41467-021-21668-5 - Laserphysik und Quantenoptik, Fklt. Für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München
- Attosekundenphysik, Max-Planck-Institut für Quantenoptik, München
