Lasers4Life (L4L) ist eine Kooperation zwischen Laserphysikern, Mathematikern, Medizinern und Molekularbiologen der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ). Das Konsortium bildet eine Brücke zwischen Laserlabor und Klinik. Das Team hat es sich zum Ziel gesetzt, Krankheiten wie Krebs mittels einer einzigartigen Ultrakurzpuls-Lasertechnologie so früh wie möglich zu erkennen.
Unser Ziel ist die Validierung und Etablierung eines Bluttests zum molekularen Fingerprinting (kurz: MF) basierend auf unserer neuentwickelten Spitzentechnologie der Kurzpulslaserphysik.
Die zugrundeliegende Technologie wurde erst kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Nature und Nature Photonics veröffentlicht:
Field-resolved infrared spectroscopy of biological systems Nature 577, 52 (2020)
Stability of person-specific blood-based infrared molecular fingerprints opens up prospects for health monitoring Nature Communications 12, 1511 (2021)
Pressemitteilungen:
Field-resolved infrared spectroscopy of biological systems
Stability of person-specific blood-based infrared molecular fingerprints opens up prospects for health monitoring
Viele Krebsarten können derzeit nur durch mehrfache Gewebeproben (Biopsien) zuverlässig nachgewiesen werden. Mit dem neuen Bluttest würde der molekulare Fingerabdruck, den die Erkrankung im Blut hinterlässt, gemessen und so den Patienten belastende Biopsien ersparen. Im Fokus steht die Entwicklung einer onkologischen Diagnostik für die am häufigsten vorkommenden Krebserkrankungen, wie zum Beispiel Brust-, Lungen-, Prostata- und Blasenkrebs.
Die Früherkennung von Krebs, als auch die präzise Unterscheidung der verschiedenen Erscheinungsformen (auch innerhalb einer Krebsart), können maßgeblich zum Erfolg von Behandlungen und Therapien beitragen. Die nicht-invasive Messung des molekularen Fingerabdrucks im Blut kann bei regelmäßigen Kontrollen die Früherkennung ermöglichen. Wiederholte Messungen während und nach einer Therapie könnten wertvolle Informationen über Veränderung bzw. Wiederauftreten der Krankheit liefern und somit den Angelpunkt der modernen Präzisionsonkologie bilden.
Der von uns entdeckte molekulare Fingerprint erfasst Änderungen in der molekularen Zusammensetzung von Blutproben (ohne Zellen) mittels ultrakurz-gepulstem Laserlicht. Dieses bringt die Moleküle der Probe in Schwingung. Die durch die Anregung ausgesandte breitbandige Infrarot-Lichtwelle trägt fingerabdruck-ähnliche Informationen über Veränderung der molekularen Zusammensetzung der Probe im Vergleich zu einer Referenz. Dieses Signal wird durch eine ultraschnelle Laser-Messtechnik abgetastet und dem Fingerabdruck verschiedener gesundheitlicher Zustände gegenübergestellt.
Das Lasers4Life–Konsortium hat eine der weltweit größten Serien an klinischen Studien für Infrarot-Spektroskopie ins Leben gerufen.
In der Lasers4Life–Kooperation haben sich Kliniken in Bayern, das Helmholtz Zentrum und weitere internationale klinische Zentren in Europa mit einzigartiger Expertise zusammengeschlossen. Die Erweiterung auf die USA und Asien ist in Vorbereitung.
Gemeinsam werden klinische Proben von gesunden Individuen, von Krebspatienten, sowie von Patienten mit gutartigen Erkrankungen des gleichen Organs mit der neuentwickelten Infrarotspektroskopie untersucht, um eine qualitativ hochwertige und große Datenbasis molekularer Muster anzulegen. Durch diese großangelegte differentielle Untersuchung werden allgemein gültige Unterschiede im molekularen Fingerabdruck definiert, welche auf verschiedene Krebserkrankungen hinweisen.
Wir erforschen zudem die Möglichkeit, ob und wie Infrarot-Laserspektroskopie zur Diagnose von Leber-, Dickdarm-, Bauchspeicheldrüsen-, Hals-Nasen-Ohren-, Magen- und Eierstockkrebs eingesetzt werden kann.
Diese klinische Studie ist beim Deutschen Register für klinische Studien (DRKS) unter der Kennnummer DRKS00013217 registriert (https://www.drks.de).
Weitere Studien und Kooperationsprojekte im Lasers4Life-Konsortium beschäftigen sich mit der Etablierung der Methode als allgemeingültig. Dazu werden Prozess-Standards anhand der Untersuchung gesunder Probanden über einen längeren Zeitraum geschaffen („MF in gesunden Kontrollen“). Zudem untersuchen wir bereits die Anwendbarkeit der Methode mit anderen Medien als Blut, wie z.B. Samenflüssigkeit („MF in Seminalplasma“) und Urin („MF in Exprimaturin“) bei der Untersuchung von Prostatakrebs.
Und natürlich wollen wir auch andere häufige Krankheiten erkennen können (z.B. Diabetes).
Von 1000 Teilnehmerinnen am Screening haben nur 5 Brustkrebs. Aber 100 müssen sich weiteren Tests unterziehen.
Das können wir verbessern.
In Ländern der westlichen Welt entsteht bei etwa 40 von 100 Männern im Laufe ihres Lebens ein Karzinom in der Prostata. Bei etwa 10 verursacht das Beschwerden und 3 von 100 sterben daran.
Stellen Sie sich vor: Sie gehen zur Vorsorgeuntersuchung. Ihr Mediziner nimmt Ihnen eine kleine Menge Blut ab. Im Nebenzimmer stellt der Laborassistent die Probe in ein Gerät und schaltet einen Laser an. Das Licht durchdringt das Blut. Fünfzehn Minuten später weiß Ihr Arzt, ob Sie möglicherweise bereits an einem frühen Stadium von Krebs erkrankt sind bzw. einer anderen (Volks-)Krankheit leiden, oder ob dies ausgeschlossen werden kann.
Noch ist das eine Zukunftsvision. Doch die Chance besteht, dass dieses Szenario in Kliniken Einzug halten wird.
Wie können Sie uns helfen?
Wir freuen uns, wenn Sie im LMU Klinikum in Großhadern zwanzig Milliliter Blut für unsere Studie spenden und einen Fragebogen zur Selbstauskunft beantworten, wo wenige Basisinformationen abgefragt werden.
Termine zur Blutspendeaktion: Werden hier bekannt gegeben.
Kommen Sie zu diesen Terminen an den Haupteingang des Klinikums und
rufen Sie uns an unter: 089.4400.59250
Klinikum Großhadern
Marchioninistraße 15, 81377 München
Fragen zur Teilnahme?
Kontaktieren Sie unsere Ansprechpartnerinnen Carola Spindler & Sabine Witzens über unser Kontaktformular oder lesen Sie unsere Fragen & Antworten (FAQ).
Ihre Ansprechpartnerinnen zur Teilnahme an der Studie (Blutspende):
089.4400.59250
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| Jacqueline Hermann | Carola Spindler | Sabine Witzens |
Ihre Ansprechpartnerin für weitere Projektinformationen:
mihaela.zigman @ mpq.mpg.de
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| Mihaela Žigman, Dr. rer. nat. |
Seit zwei Jahrzehnten verschiebt das Team um Prof. Dr. Ferenc Krausz die Grenzen der Ultrakurzpuls-Lasertechnologie. Das Know-How des Teams ermöglichte die Entwicklung neuer Laserquellen und Messtechniken, welche das Erkennen des Molekularen Fingerabdrucks ermöglichen.
Das internationale Netzwerk, bestehend aus Mathematikern, Molekularbiologen, Datenanalytikern, klinischen Onkologen und anderen kooperierenden Medizinern, arbeitet am klinischen Ansatz, um die neuesten Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung der Laserphysik möglichst schnell in tragfähige diagnostische Verfahren zur Früherkennung von Krebs und anderen (Volks-)Krankheiten zu übertragen. Dabei verwenden wir moderne Machine-Learning Ansätze, um die Studiendaten auszuwerten und zu interpretieren.
Zu den an den Studien beteiligten klinischen Partnern gehören die folgenden Personen und führenden Münchner Kliniken:
Prof. Dr. Maximilian Reiser,
Die Urologische Klinik und Poliklinik
(Prof. Dr. med. Christian Stief),
das Brustzentrum, Klinik und Poliklinik für
Frauenheilkunde (Prof. Dr. med. Nadia Harbeck),
die Medizinische Klinik und Poliklinik
(Prof. Dr. med. Jürgen Behr),
die Klinik und Poliklinik für Radiologie
(Prof. Dr. med. Jens Ricke),
die Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und
Ohrenheilkunde (Prof. Dr. Martin Canis),
und die Medizinische Klinik und Poliklinik II
(Prof. Dr. Julia Mayerle) des LMU Klinikums.
Das Comprehensive Pneumology Center
(CPC, PD Dr. Katrin Milger-Kneidinger),
Die Asklepios Lungenfachklinik in Gauting
(Prof. Dr. med. Jürgen Behr, Dr. Ina Koch),
PD Dr. Andreas Lechner (Diabeteszentrum
der Medizinisches Klinik und Poliklinik V),
Prof. Dr. Gabriele Multhoff (Radioonkologie und
Strahlentherapie des Klinikums rechts der Isar).
Sowie weitere Zentren in Deutschland als auch weltweit (Ungarn, Saudi-Arabien, Japan, Israel).
Die Definition und Etablierung einer optimalen Kontroll-Kohorte von gesunden Probanden sowie Fingerabdrücke anderer häufig auftretende Krankheiten verfolgt Lasers4Life in Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum in München (Prof. Dr. Anette Peters).
Ein systematischer Vergleich mit massenspektrometrie-basierten »molecular profiling Techniken« (proteomics und metabolomics) erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Biochemie (Prof. Dr. Matthias Mann).
Unser Partner in Ungarn:
Den größten Meilenstein der vergangenen Zeit stellt die Gründung des CMF in Ungarn dar (Center for Molecular Fingerprinting, Budapest). Dieser wissenschaftliche Kooperationspartner übernimmt den strategisch wichtigen Teil des Aufbaus der Forschung zu „Infrared Molecular Fingerprinting“ in Ungarn.
Im Rahmen des Projekts „Infrared Molecular Fingerprinting”, zur Diagnose von Lungenkrebs, arbeiten wir eng mit Dr. Balázs Döme und Dr. Judit Moldvay vom Budapester Országos Korányi Pulmonológiai Intézet (Landesinstitut für Pulmonologie) zusammen.
Erkrankungen der Herzkranzgefäße gehören zu den bedeutendsten Todesursachen. Um das Risiko einer späteren Erkrankung erkennen zu können, sind zuverlässige und spezifische Diagnosemethoden nötig. Gemeinsam mit Dr. Béla Merkely und Dr. Tamás Radovits, Mitarbeiter des Semmelweis Orvostudományi Egyetem ér- és szívsebészeti központ (Medizinische Universität, Zentrum für Gefäß- und Herzchirurgie), untersuchen wir die Möglichkeit, Erkrankungen der Herzkranzgefäße durch eine frühe Diagnose mithilfe des lasergestützten molekularen Fingerabdruckscannens vorzubeugen.
Unser Kooperationsprogramm haben wir mit der Szegedi Tudományegyetem (SZTE, Szegediner Wissenschaftliche Universität) gestartet. Die Forscher unter der Leitung von Dr. Katalin Hideghéti leisten Pionierarbeit bei der Forschung von Diagnose- und Therapiemethoden auf Laserbasis. Auf Anregung von Prof. Ferenc Bari, Lehrstuhlinhaber am Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet (Institut für Medizinische Physik und Medizinische Informatik) wurde hier ein Ausschuss zur Koordination der interdisziplinären wissenschaftlichen Arbeit gebildet.
Den Münchner Studien zur Detektion von molekularen Infrarot-Fingerabdrücken haben sich das SZTE Szent-Györgyi Albert Klinikai Központ Onkoterápiás Klinika (Klinikzentrum Szent-Györgyi Albert der SZTE, Klinik für Onkotherapie) unter der Leitung von Prof. Zsuzsanna Kahán und die Sebészeti Klinika (Klinik für Chirurgie) unter der Leitung von Prof. György Lázár angeschlossen. Ebenso nimmt Teil: Das Pathológiai Intézet Molekuláris Laboratóriuma (Molekularlabor des Instituts für Pathologie) unter der Leitung von Dr. Farkas Sükösd (seit Mai 2018) unter der Organisation von Dr. Katalin Hideghéty.
Der Projektgruppe sind weitere Institute und Kliniken aus dem Bereich der interdisziplinären onkologischen Versorgung beigetreten. Dazu gehören die die Fül-Orr Gégészeti Klinika (Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde) unter der Leitung von Prof. László Rovó mit der von Dr. Miklós Csanády geleiteten Forschergruppe, die Urológiai Klinika (Klinik für Urologie) unter der Leitung von Prof. Zoltán Bajory und die Arc-Állcsont-és Szájsebészeti Klinika (Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie) unter der Leitung von Prof. József Piffkó mit der von Dr. Róbert Paczona geleiteten Arbeitsgruppe.
Des Weiteren gehören dazu die Idegsebészeti Klinika (Klinik für Neurochirurgie) unter der Leitung von Prof. Pál Barzó mit der von Dr. Zoltán Mencser geleiteten Arbeitsgruppe, die Bőrgyógyászati Klinika (Klinik für Dermatologie) unter der Leitung von Prof. Lajos Kemény und innerhalb dieser die Arbeitsgruppe Dermatologie-Onkologie unter der Leitung von Prof. Judit Oláh mit Dr. István Németh, sowie die Szemészeti Klinika (Klinik für Augenheilkunde) unter der Leitung von Dr. Edit Tóth Molnár.
Die Teilnahme des Szegediner Laserzentrums Extreme Light Infrastructure (ELI), mit dessen Mitarbeitern wir unter Beteiligung der Forschungskommission der SZTE-ELI eng zusammenarbeiten, zeigt, wie hoch das wissenschaftliche Interesse ist. In mehreren multizentrischen klinischen Untersuchungen erforschen wir die Möglichkeiten der Diagnose verschiedener Krebskrankheiten mit laserbasierten Methoden. Die neue Lasertechnologie mit ultrakurzen Impulsen gibt Anlass zu der Hoffnung, dass die Wirkung verschiedener Tumorbehandlungen zukünftig besser gemessen und nachverfolgt werden kann.
Zusammenarbeit mit Instituten aus Saudi-Arabien:
Wir arbeiten eng zusammen mit Prof. Abdallah Azeer, Prof. Jean-Marc Nabholtz und Prof. Khaled AlSaleh von der King Saud Universität (KSU) in Riad, Saudi Arabien.
Zudem besteht eine Kooperation mit Prof. Roberto Incitti von der King Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) in Tuwan und eine Zusammenarbeit mit der „International Cancer Research Group (ICRG)“ mit Prof. Jean-Marc Nabholtz und Dr. M.R.K. Kailash Bahadoor.
Gemeinsam erforschen wir die Möglichkeiten, wie Infrarot-Laserspektroskopie zur Diagnose von verschiedenen Krebsarten eingesetzt werden kann (https://www.attoworld.sa/research.html).
