Forschungsbericht 2018 - Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung

Atemtest ermöglicht frühe Diagnose von Lungenkrebs

Autoren
Barreto, Guillermo
Abteilungen
Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Zusammenfassung
Lungenkrebs ist die weltweit häufigste krebsbedingte Todesursache. Ein Grund dafür ist, dass erste Symptome unspezifisch sind und Lungentumore daher oft erst in einem fortgeschrittenen Stadium erkannt werden. Die Max-Planck-Forscher konnten einen Test entwickeln, der Lungenkrebs bereits im Frühstadium erkennt. Er beruht auf dem molekularbiologischen Nachweis von Genen, die in Tumorzellen, nicht aber in gesunden Lungenzellen aktiv sind.

Einleitung

Lungenkrebs ist mit jährlich weltweit rund 1,6 Millionen Menschen die häufigste krebsbedingte Todesursache. Dabei beträgt die Sterblichkeit über 95% [1]. Der Grund für diese hohe Sterblichkeitsrate könnte sein, dass erste Symptome wie Husten, Kurzatmigkeit oder Heiserkeit unspezifisch sind und der Lungentumor daher bei den meisten Patienten erst im fortgeschrittenen Stadium diagnostiziert wird. Die herkömmlichen Diagnoseverfahren zur Erkennung von Lungenkrebs wie Röntgen, Computertomographie und Biopsien sind entsprechend überwiegend auf die fortgeschrittenen Stadien ausgerichtet. Ziel der Forscher war es nun, einen Test zu entwickeln, der Lungenkrebs bereits im frühen Stadium erkennen kann.

Lungenkrebsdiagose mit exhalierter Atemluft

Grundlage des Atemtests ist die Beobachtung, dass in Lungenkrebszellen bestimmte Gene aktiv sind, die eigentlich für embryonale Zellen typisch sind. Die Forscher konzentrierten sich zunächst auf die beiden Gene GATA6 und NKX2-1. Diese spielen eine wichtige Rolle bei der Embryonalentwicklung der Lunge, sind aber bei gesunden Erwachsenen nicht mehr aktiv.

Die Probanden atmen nun für mehrere Minuten in eine gekühlte Kammer hinein aus, in der die Luft und damit auch darin befindlichen Moleküle kondensieren und gesammelt werden. Anschließend wird die Probe im Labor mittels molekularbiologischer Verfahren (PCR) analysiert.

Der Test zeigt eine außerordentlich hohe Sensitivität: Bei 98,3 % der Patienten, bei denen bereits ein Lungentumor bekannt war, konnte der Test diesen bestätigen. Wie eine vorklinische Studie bereits zeigen konnte, war auch die Spezifität, die eine Aussage über Wahrscheinlichkeit falsch positiver Ergebnisse ermöglicht, mit einem Wert von 89,7 % außerordentlich gut [2].

Doch nicht nur die Empfindlichkeit des Tests ist ein Kriterium für dessen Bewertung, sondern auch die Fähigkeit, bereits frühe Krebsstadien zu erkennen. Hier zeigt der Atemtest seine besondere Stärke: Durch die spezielle Auswahl der Marker-Gene – sowohl GATA6 als auch NKX2-1 sind vor allem in frühen Krebsstadien aktiv - ist der Test spezifisch auf die Lungenkrebsstadien I und II ausgerichtet.

Der Atemtest könnte zukünftig um weitere Genmarker erweitert werden. Auf diese Weise ließe sich einerseits die Qualität des Tests weiter steigern, andererseits eröffnet sich die Möglichkeit, auf neue wissenschaftliche Erkenntnisse über die Entstehung von Lungentumoren kurzfristig zu reagieren. Mit dem Atemtest haben die Max-Planck-Forscher ein kostengünstiges Screeningverfahren zur Erkennung von Lungentumoren entwickelt, der zukünftig die Chance bietet, diese früh zu diagnostizieren und damit die Überlebensrate wesentlich zu erhöhen. Zudem könnte der Test auch bei Patienten zum Einsatz kommen, bei denen eine invasive Probenentnahme nicht möglich ist.

1.
International Association for Research on Cancer/WHO
The Globocan Project (2012)
2.
Mehta, A.; Cordero, J.; Dobersch, S.; Romero‐Olmedo, A. J.; Savai, R.; Bodner, J.; Chao, C.-M.; Fink, L.; Guzmán‐Díaz, E.; Singh, I.; Dobreva, G.; Rapp, U.R.; Günther, S.; Ilinskaya, O.N.; Bellusci, S.; Dammann, R.H.; Braun, T.; Seeger, W., Gattenlöhner, S.; Tresch, A., Günther, A.; Barreto, G.
Non-invasive lung cancer diagnosis by detection of GATA6 and NKX2-1 isoforms in exhaled breath condensate
EMBO Molecular Medicine 8, 1380-1389 (2016)
DOI
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