Viele Krebsarten haben ein Merkmal gemein: Sie besitzen eine enorm hohe Stoffwechselaktivität. Um eine Krebserkrankung zu diagnostizieren und zwischen einzelnen Tumorarten zu unterscheiden, gibt es zwei gängige Methoden – die so genannte Immunhistochemie (IHC) und die Positronen-Emissions-Tomografie (PET). Beide haben aber Nachteile: Weder geben sie Auskunft über die Unterklassen einer Krebsart noch über den unmittelbaren Erfolg einer medikamentösen Therapie. Forscher um Melissa Skala von der Vanderbilt University Nashville haben ein neues bildgebendes Verfahren entwickelt, mit dem nicht nur zwischen Krebsunterarten unterschieden, sondern auch die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten schneller festgestellt werden kann – das "Optical Metabolic Imaging" (OMI).

Bei einer in Krebszellen besonders verbreiteten Form der Energiegewinnung entsteht als Nebenprodukt das Koenzym NADH. Je höher die Stoffwechselaktivität, desto größer auch die Menge an NADH. Ein Indiz für Krebs also. Um sich diese Eigenschaft zu Nutze zu machen, überlegten die Forscher, wie sich dieser Indikator sichtbar machen lässt. Da NADH fluoresziert, wenn es mit Licht einer Wellenlänge von 460 Nanometern angeregt wird, konstruierten sie ein Verfahren, das diese Fluoreszenz messen kann. Beim OMI regt zunächst ein Laser, der mit einem Multiphotonenmikroskop gekoppelt ist, das NADH an, woraufhin die emittierten Strahlen über das Mikroskop gemessen werden.

Mit Hilfe der gewonnenen Daten konnten die Wissenschaftler Auskunft über die Stoffwechselaktivität von Krebszellen geben. Dabei untersuchten die Forscher um Skala die Zellen von zwei verschiedenen Brustkrebsuntertypen mit unterschiedlichen Stoffwechselmerkmalen: ER-positive und HER2-positive Brustkrebszellen. Letztere wiesen eine besonders hohe Emissionsrate für NADH auf und konnten so von den anderen Tumorzellen unterschieden werden. Die Forscher untersuchten ebenfalls, wie schnell ein therapeutischer Effekt sichtbar gemacht werden kann. Dafür transplantierten sie Brustkrebsgewebe in Mäuse. Anschließend wurden diese mit Trastuzumab behandelt – einem Medikament, das die Stoffwechselaktivität und damit die NADH-Menge reduziert. Schon nach zwei Tagen konnte diese Veränderung beobachtet werden – zehn Tage früher als mit der PET-Methode.

Neben der Fähigkeit, dynamische Stoffwechseländerungen aufzuzeichnen, bietet das OMI auch wegen seiner schonenden Anwendung Vorteile gegenüber allen anderen Methoden, so die Wissenschaftler. Bei der PET beispielsweise wird dem Patienten eine schwach radioaktiv markierte Substanz verabreicht – ein zusätzliches Gesundheitsrisiko für den Krebspatienten. Und schließlich sei diese Methode auch noch günstiger als bisherige Bildgebungsverfahren, sagen die Forscher. Wie gut sie andere Krebsarten unterscheiden kann und ob sie sich auch unter Praxisbedingungen bewähren wird, ist indes noch offen. Als eine Anwendungsmöglichkeit sehen die Forscher das schnelle Sichten von Gewebeproben bei Medikamententests.