Tel Aviv [Israel], Bauchspeicheldrüsenkrebs ist für seine späte Erkennung und hohe Sterblichkeitsrate berüchtigt, aber ein neuer israelischer Ansatz zur Magnetresonanztomographie (MRT), der Bauchspeicheldrüsentumoren beleuchtet, gibt Hoffnung auf frühere Diagnosen und Behandlungen.
Die Herausforderung bei der Erkennung von Bauchspeicheldrüsenkrebs ergibt sich aus der tiefen Lage der Bauchspeicheldrüse in der Bauchhöhle, die von Person zu Person unterschiedlich ist und Tumore oft verbirgt, bis es für eine wirksame Behandlung zu spät ist.
Obwohl es weltweit nur die zwölfthäufigste Krebsart ist, war Bauchspeicheldrüsenkrebs im Jahr 2020 die sechsttödlichste Form. Ohne verbesserte Erkennung wird Bauchspeicheldrüsenkrebs voraussichtlich bis 2030 zur tödlichsten Krebsart werden.
Eine vom Weizmann Institute of Science entwickelte innovative MRT-Methode verfolgt jedoch, wie Zellen Glukose verstoffwechseln, ähnlich wie Glukosetoleranztests Diabetes anzeigen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Vor fast einem Jahrhundert entdeckte Nobelpreisträger Otto Warburg, dass Krebszellen im Vergleich zu nicht krebsartigen Zellen ungewöhnlich viel Glukose verbrauchen, ein Phänomen, das heute als Warburg-Effekt bekannt ist.
Dieser Effekt führt dazu, dass Glukose zu Laktat vergärt, anstatt vollständig zu Kohlendioxid verstoffwechselt zu werden. Die Weizmann-MRT-Methode macht sich diese Stoffwechseleigenschaft zunutze und kartiert spezifische Stoffwechselprodukte, die nur in Krebszellen vorkommen, was möglicherweise die Identifizierung von Bauchspeicheldrüsenkrebs ermöglicht.
Die Forscher unter der Leitung von Prof. Lucio Frydman und Prof. Avigdor Scherz verwendeten chemisch veränderte Glukose, die ein stabiles Wasserstoffisotop namens Deuterium enthielt. Diese modifizierte Glukose wurde Mäusen mit Bauchspeicheldrüsentumoren vor dem Scannen injiziert.
Laut Frydman könnte diese neue Methode herkömmliche MRT- und Positronen-Emissions-Tomographie-Scans (PET) übertreffen, die beide Schwierigkeiten bei der genauen Identifizierung von Bauchspeicheldrüsentumoren haben.
„Mit der herkömmlichen MRT können Bauchspeicheldrüsentumoren nicht erkannt werden, da das Scannen selbst bei Zugabe externer Kontrastmittel nicht spezifisch genug ist, um das Vorhandensein und die Lokalisation des Krebses hervorzuheben. Ärzte können den Tumor erst sehen, wenn der Patient seine Auswirkungen spürt“, sagt Frydman sagte.
„Selbst wenn der Scan eine Anomalie anzeigt, kann er oft nicht von einer Entzündung oder einer gutartigen Zyste unterschieden werden. Ebenso kann man PET-Scans nicht unbedingt vertrauen, da ein positiver Scan nicht immer bedeutet, dass der Patient Krebs hat, ein negativer PET-Scan jedoch nicht.“ „Das bedeutet immer, dass der Patient krebsfrei ist“, erklärte er.
Die Standardvorsorge bei Bauchspeicheldrüsenkrebs umfasst derzeit regelmäßige CT- und MRT-Scans, oft begleitet von invasiven und unangenehmen endoskopischen Biopsien, aber dieser kombinierte Ansatz funktioniert selten. Die Forscher wollten diese diagnostische Lücke schließen, indem sie mithilfe der MRT die unterschiedlichen Stoffwechselmuster von normalem und krebsartigem Gewebe erkennen.
„In gesunden Zellen endet die Glukoseverdauung mit Kohlendioxid, das wir ausatmen“, erklärte Frydman. „Krebszellen stoppen diesen Prozess jedoch frühzeitig und produzieren Laktat, das ihre Vermehrung unterstützt.“
Die Herausforderung bestand darin, die geringen Mengen Laktat nachzuweisen, die von Krebszellen produziert werden. Konventionelle MRT misst reichlich Protonen im Gewebewasser und überschattet das schwache Laktatsignal. Um dieses Problem zu lösen, ersetzten die Forscher die Protonen der Glukose durch Deuterium. Diese „deuterisierte“ Glukose erzeugte bei der Metabolisierung durch Krebszellen nachweisbares deuterisiertes Laktat und überwand so die Störung des Wassersignals.
Um die Empfindlichkeit dieser Methode zu steigern, entwickelte Frydmans Team fortschrittliche experimentelle und bildverarbeitende Techniken, die den Nachweis von deuterisiertem Laktat deutlich verbesserten. Die neuen MRT-Scans beleuchteten selbst kleinste Tumore, während gesundes Gewebe dunkel blieb.
„Selbst wenn der Krebs nicht rechtzeitig erkannt wird, hilft die Deuterium-MRT dabei, die Geschwindigkeit zu messen, mit der die Umwandlung von Glukose in Laktat erfolgt. Dies könnte eine entscheidende Messgröße für die Vorhersage des Nutzens bestimmter Behandlungen oder sogar für die Feststellung sein, ob eine Behandlung wirkt.“ „Dies könnte die Deuterium-MRT als bevorzugte Methode zur Diagnose schwer zu identifizierender Bauchspeicheldrüsentumoren und zur Auswahl der Behandlung etablieren, die die beste Prognose generiert“, sagte Frydman.
Die Herausforderung bei der Erkennung von Bauchspeicheldrüsenkrebs ergibt sich aus der tiefen Lage der Bauchspeicheldrüse in der Bauchhöhle, die von Person zu Person unterschiedlich ist und Tumore oft verbirgt, bis es für eine wirksame Behandlung zu spät ist.
Obwohl es weltweit nur die zwölfthäufigste Krebsart ist, war Bauchspeicheldrüsenkrebs im Jahr 2020 die sechsttödlichste Form. Ohne verbesserte Erkennung wird Bauchspeicheldrüsenkrebs voraussichtlich bis 2030 zur tödlichsten Krebsart werden.
Eine vom Weizmann Institute of Science entwickelte innovative MRT-Methode verfolgt jedoch, wie Zellen Glukose verstoffwechseln, ähnlich wie Glukosetoleranztests Diabetes anzeigen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Vor fast einem Jahrhundert entdeckte Nobelpreisträger Otto Warburg, dass Krebszellen im Vergleich zu nicht krebsartigen Zellen ungewöhnlich viel Glukose verbrauchen, ein Phänomen, das heute als Warburg-Effekt bekannt ist.
Dieser Effekt führt dazu, dass Glukose zu Laktat vergärt, anstatt vollständig zu Kohlendioxid verstoffwechselt zu werden. Die Weizmann-MRT-Methode macht sich diese Stoffwechseleigenschaft zunutze und kartiert spezifische Stoffwechselprodukte, die nur in Krebszellen vorkommen, was möglicherweise die Identifizierung von Bauchspeicheldrüsenkrebs ermöglicht.
Die Forscher unter der Leitung von Prof. Lucio Frydman und Prof. Avigdor Scherz verwendeten chemisch veränderte Glukose, die ein stabiles Wasserstoffisotop namens Deuterium enthielt. Diese modifizierte Glukose wurde Mäusen mit Bauchspeicheldrüsentumoren vor dem Scannen injiziert.
Laut Frydman könnte diese neue Methode herkömmliche MRT- und Positronen-Emissions-Tomographie-Scans (PET) übertreffen, die beide Schwierigkeiten bei der genauen Identifizierung von Bauchspeicheldrüsentumoren haben.
„Mit der herkömmlichen MRT können Bauchspeicheldrüsentumoren nicht erkannt werden, da das Scannen selbst bei Zugabe externer Kontrastmittel nicht spezifisch genug ist, um das Vorhandensein und die Lokalisation des Krebses hervorzuheben. Ärzte können den Tumor erst sehen, wenn der Patient seine Auswirkungen spürt“, sagt Frydman sagte.
„Selbst wenn der Scan eine Anomalie anzeigt, kann er oft nicht von einer Entzündung oder einer gutartigen Zyste unterschieden werden. Ebenso kann man PET-Scans nicht unbedingt vertrauen, da ein positiver Scan nicht immer bedeutet, dass der Patient Krebs hat, ein negativer PET-Scan jedoch nicht.“ „Das bedeutet immer, dass der Patient krebsfrei ist“, erklärte er.
Die Standardvorsorge bei Bauchspeicheldrüsenkrebs umfasst derzeit regelmäßige CT- und MRT-Scans, oft begleitet von invasiven und unangenehmen endoskopischen Biopsien, aber dieser kombinierte Ansatz funktioniert selten. Die Forscher wollten diese diagnostische Lücke schließen, indem sie mithilfe der MRT die unterschiedlichen Stoffwechselmuster von normalem und krebsartigem Gewebe erkennen.
„In gesunden Zellen endet die Glukoseverdauung mit Kohlendioxid, das wir ausatmen“, erklärte Frydman. „Krebszellen stoppen diesen Prozess jedoch frühzeitig und produzieren Laktat, das ihre Vermehrung unterstützt.“
Die Herausforderung bestand darin, die geringen Mengen Laktat nachzuweisen, die von Krebszellen produziert werden. Konventionelle MRT misst reichlich Protonen im Gewebewasser und überschattet das schwache Laktatsignal. Um dieses Problem zu lösen, ersetzten die Forscher die Protonen der Glukose durch Deuterium. Diese „deuterisierte“ Glukose erzeugte bei der Metabolisierung durch Krebszellen nachweisbares deuterisiertes Laktat und überwand so die Störung des Wassersignals.
Um die Empfindlichkeit dieser Methode zu steigern, entwickelte Frydmans Team fortschrittliche experimentelle und bildverarbeitende Techniken, die den Nachweis von deuterisiertem Laktat deutlich verbesserten. Die neuen MRT-Scans beleuchteten selbst kleinste Tumore, während gesundes Gewebe dunkel blieb.
„Selbst wenn der Krebs nicht rechtzeitig erkannt wird, hilft die Deuterium-MRT dabei, die Geschwindigkeit zu messen, mit der die Umwandlung von Glukose in Laktat erfolgt. Dies könnte eine entscheidende Messgröße für die Vorhersage des Nutzens bestimmter Behandlungen oder sogar für die Feststellung sein, ob eine Behandlung wirkt.“ „Dies könnte die Deuterium-MRT als bevorzugte Methode zur Diagnose schwer zu identifizierender Bauchspeicheldrüsentumoren und zur Auswahl der Behandlung etablieren, die die beste Prognose generiert“, sagte Frydman.