Neue 3D-Technik macht Tumor durchsichtig

Tumore werden bisher anhand dünner Schnitte analysiert. Die Technische Universität Wien und die Technische Universität München haben eine neue 3D-Technik entwickelt, bei der Laserstrahlen das Gewebe durchleuchten.

Neue Diagnosemethode ermöglicht Blick ins Innere

Tumore werden bisher anhand dünner Schnitte analysiert. Die Technische Universität Wien und die Technische Universität München haben eine neue 3D-Technik entwickelt, bei der Laserstrahlen das Gewebe durchleuchten.

Ob nach einer Krebsoperation Krebszellen zurückgeblieben sind oder ob der gesamte Tumor entfernt wurde, wird bisher in der Pathologie geklärt. Dort werden dünne Schnitte unter dem Mikroskop analysiert. Forschende der TU Wien und der TU München machen nun mithilfe einer neuen Technik, Tumorgewebe durchsichtig und durchleuchten es mit einem speziellen Ultramikroskop. So kann das gesamte entnommene Gewebe in 3D analysiert werden. Die Zuverlässigkeit der Diagnose soll dadurch deutlich gesteigert werden.

Tumor lässt sich bisher nicht vollständig untersuchen

Wenn unter dem Mikroskop ein Saum gesunden Gewebes um den Tumor zu erkennen sei, habe man den Tumor im Gesunden entfernt. Wenn nicht, müsse eventuell erneut operiert oder bestrahlt werden, erklärt Prof. Hans Ulrich Dodt vom Institut für Festkörperelektronik der TU Wien. Das sei vor allem bei Brustkrebsoperationen der Fall. Mit dieser Methode lasse sich der Tumor aber niemals vollständig untersuchen. "Üblicherweise wird alle 5 Millimeter ein ungefähr 4 Mikrometer dicker Schnitt entnommen. Das bedeutet, dass nur etwa ein Tausendstel des gesamten Tumorvolumens auch tatsächlich untersucht wird."

Ultramikroskopie macht Tumor dreidimensional sichtbar

Die Ultramikroskopie hingegen kann den ganzen Tumor dreidimensional sichtbar machen. Inna Sabdyusheva von der TU Wien entwickelte im Rahmen ihrer Dissertation ein chemisches Verfahren, mit dem Brustkrebs-Proben durchsichtig werden. Anschließend werden die Zellen in einem Ultramikroskop durchleuchtet. Eine dünne Schicht aus Laserstrahlen durchdringt das Gewebe und am Computer lassen sich beliebige Schnitte durch den Tumor anzeigen, ohne dass er zerschnitten wurde. Das ermögicht Einblicke, die es bisher nicht gab: In manchen Gewebeproben konnte man etwa Milchgänge erkennen, die mit Krebszellen verstopft waren.

Das chemische Verfahren wurde durch eine spezielle Optik ergänzt, mit der sich besonders lange und dünne Lichtblätter erzeugen lassen. Diese war für Sabdyushevas Arbeit entscheidend, denn die Auflösung des Mikroskopie-Verfahrens hängt davon ab, wie dünn das Lichtblatt ist.

Größere Verlässlichkeit bei pathologischen Untersuchungen

"Wir sind davon überzeugt, dass diese Methode die Pathologie revolutionieren wird", sagt Hans-Ulrich Dodt. "In kürzerer Zeit als bisher kann eine größere Verlässlichkeit bei den Untersuchungen erzielt werden. Außerdem dürfte die neue 3D-Methode in Zukunft auch ganz neue Einblicke in die Krebsentwicklung erlauben."

Die neue 3D Tumormikroskopie soll die Arbeit in der Pathologie wesentlich erleichtern. "Anstatt eine große Anzahl histologischer Schnitte unter dem Mikroskop zu inspizieren, wird man in der Pathologie in Zukunft ähnlich wie in der Radiologie am Bildschirm mit der Maus durch die Bilder scrollen können", sagt Hans-Ulrich Dodt. Die gewaltige Menge an Bilddaten, die dabei entsteht, eröffnet zusätzlich ganz neue Chancen im Bereich der künstlichen Intelligenz, glaubt Dodt: "Vielleicht könnten so in Zukunft deren Programme die Tumordiagnostik beschleunigen und vereinfachen."  Die neue Technik wurde nun im Fachjournal "Nature scientific reports" veröffentlicht.

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