Forschende von Helmholtz Munich und der Technischen Universität München haben eine innovative Methode entwickelt, um den Verlauf und die Wirksamkeit von Krebsbehandlungen direkt auf Einzelzellebene sichtbar zu machen – und das ganz ohne den Einsatz von Farbstoffen oder molekularen Markern. Die sogenannte MiROM-Technologie erlaubt es, proteinbasierte Veränderungen in lebenden Myelomzellen nahezu in Echtzeit zu beobachten und liefert so frühzeitige Hinweise darauf, ob eine Therapie anspricht oder nicht.

MiROM: Proteinveränderungen sichtbar machen

MiROM steht für „mittlere Infrarot-Optoakustische Mikroskopie“ und basiert auf der Messung von molekularen Schwingungen innerhalb der Proteinstrukturen. Mittels gezielter Infrarotbestrahlung werden diese Moleküle angeregt, woraufhin sie Ultraschallwellen aussenden, wenn sie das Licht absorbieren. Diese Ultraschallsignale werden genutzt, um Strukturanpassungen oder Fehlfaltungen in den Proteinen frühzeitig zu detektieren – ein Prozess, der dem Nachweis von Missbildungen bei Krebstherapien eine neue Präzision verleiht.

Im Gegensatz zu herkömmlichen optischen Verfahren, die auf aufwendigen Vorbereitungen und Markeranwendungen beruhen, misst MiROM direkt und label-frei die Veränderungen. Die resultierenden Signale erlauben es, den natürlichen „Tanz“ der Moleküle zu verfolgen und schon minimale Fehler in der Faltung aufzuspüren – etwa die Entstehung von Beta-Faltblättern, die als Marker fehlerhaft gefalteter Proteine gelten.

Relevanz für die Myelomtherapie

Das multiple Myelom ist eine Krebserkrankung des Blutes, die zu einer abnormen Proteinproduktion im Knochenmark führt und das Immunsystem sowie Organe massiv schwächen kann. Für eine möglichst wirksame Behandlung ist entscheidend, rasch zu erkennen, wie Tumorzellen auf eine Therapie reagieren und ob eventuell eine Resistenz gegenüber Medikamenten entsteht.

MiROM schafft hier Abhilfe, indem die Technik einzelne Krebszellen in Echtzeit analysiert und ohne Umwege die Effektivität verschiedener Therapien beurteilen kann. Nur wenige Zellproben sind notwendig, und die Ergebnisse liegen binnen kürzester Zeit vor – ein entscheidender Fortschritt gegenüber traditionellen Methoden, die große Proben und viel Zeit erfordern.

Weg zur personalisierten Medizin

Besonders bedeutsam ist, dass MiROM sehr spezifische Proteinveränderungen wie Beta-Faltblatt-Bildung oder den programmierten Zelltod (Apoptose) detektieren kann. Damit lassen sich individuelle Unterschiede in der Therapieantwort einzelner Patienten identifizieren. Für Patienten mit multiplem Myelom eröffnet diese Entwicklung die Perspektive einer maßgeschneiderten, gezielten Behandlung.

Zukunftsperspektiven der MiROM-Technologie

Die Forschenden sehen in MiROM ein vielseitig einsetzbares Werkzeug, das nicht nur in der medizinischen Forschung, sondern auch bei der Arzneimittelentwicklung, in diagnostischen Tests und zukünftig sogar bei der Patientenüberwachung zu Hause eingesetzt werden könnte. Klinische Studien mit größeren Patientengruppen sind als nächster Schritt vorgesehen, um die Technologie in die tägliche Praxis zu integrieren.

Original Paper:

Label-free protein-structure-sensitive live-cell microscopy for patient-specific assessment of myeloma therapy | Nature Biomedical Engineering

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Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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