Im Lasers 4 Life Projekt untersucht Physiker Marinus Huber die Blutproben mit Laserlicht. Im Laserlabor LEX Photonics der Ludwig-Maximilians-Universität München lässt der Doktorand infrarotes Licht auf die Blutproben treffen. Nachdem der Laserstrahl mit dem Blut interagiert hat, analysiert Huber wiederum den Wellenlängenbereich des Lichts. Dieser unterscheidet sich nun leicht von dem Licht der Quelle. Denn die im Blut vorhandenen Moleküle haben das Spektrum des Infrarotlichts verändert. Da jedes Blut molekular unterschiedlich zusammengesetzt ist, ergeben sich individuelle Ergebnisse. So erstellen die Forscher für jede Blutprobe einen so genannten individuellen „Chemischen Fingerabdruck“.

Nun gehen die Wissenschaftler der Frage nach, ob man gesunde und krebskranke Personen anhand einer Blutproben-Analyse des „chemischen Fingerabdrucks“ voneinander unterscheiden kann. In bisherigen Experimenten hat das L4L-Team gezeigt, dass es mit der neu entwickelten Lasertechnologie bis zu einem Faktor 50 genauer misst als es mit herkömmlichen Methoden bisher der Fall war. Im nächsten Schritt wird Marinus Huber untersuchen, ob sich diese Empfindlichkeitssteigerung auch für die verlässlichere Erkennung von Krebs nutzen lässt.

Eine wichtige Voraussetzung für eine fundierte medizinische Diagnose ist die Verlässlichkeit des angewandten Tests. Das spielt auch im Lasers4Life Projekt (L4L) eine entscheidende Rolle. Ein Bluttest, der mit Hilfe von Laserlicht-Spektroskopie funktioniert, muss extrem sensitiv sein. Dafür müssen u.a. die Blutproben auf eine besondere Art für die Untersuchung vorbereitet werden.

An dieser Aufgabe arbeitet im L4L-Team die Chemikerin Cristina Leonardo. Sie entwickelt eine Prozedur, bei der das Blut in Bestandteile aufgespalten wird in Eiweiße und Metabolite. Alle Bestandteile sind organische Verbindungen. Sie entstehen in unterschiedlicher Zusammensetzung beim Stoffwechsel gesunder Zellen und Krebszellen. Über Laserlicht werden die L4L-Forscher nun diese verschiedene Molekülgruppen untersuchen, und dabei über den so genannten „Molekularen Fingerabdruck“ diejenigen ausfindig machen, die darauf hinweisen, ob Krebszellen in einem Organismus vorhanden sind.

An dieser Stelle möchten wir uns als L4L Team ganz herzlich bedanken für die große Spendenbereitschaft, die uns am Donnerstag und Freitag letzte Woche in der Frauenklinik der LMU entgegengebracht wurde. Jetzt geht es an die Auswertung der Proben.

Hoher Besuch im Centre for Advanced Laser Applications und dem Laboratory for Extreme Photonics. Dr. László Palkovics, Minister für Innovation und Technologie, besuchte die beiden Laserforschungseinrichtungen der Ludwig-Maximilians-Universität auf dem Forschungscampus in Garching.

Professor Ferenc Krausz und Dr. Andreas Döpp zeigten dem Minister die großen Lasersysteme in den Labors. Beeindruckt zeigte sich der Minister vor allem von den enormen Entwicklungen, die die Lasertechnologie in den letzten Jahren gemacht hat und den damit verbundenen Möglichkeiten für deren Einsatz in der Medizin. Besonderes Interesse galt dem BIRD-Projekt zur Blutanalyse mittels Laserlicht. Eine Zusammenarbeit mit Kliniken in Ungarn wird im Rahmen des Projekts angestrebt.

Gleich nach der Blutabnahme verarbeitet das L4L-Team Ihre Spende im Biolabor. Denn bis das Blut so weit ist, dass es unter dem Laserlicht untersucht werden kann, sind mehrere sorgfältige Aufbereitungsschritte notwendig.

Das Blut besteht etwa zur Hälfte aus Flüssigkeit, dem Blutplasma. In diesem treiben die Blutzellen. Allein in einem Milliliter finden sich rund fünf Milliarden rote Blutzellen, 200 Millionen Blutplättchen und fünf bis zehn Millionen weiße Blutkörperchen. Unsere Studienassistenten eliminieren die festen Bestandteile des Blutes. Nur die Flüssigkeit wird behalten. Das geschieht über eine Art Schleudervorgang beim so genannten Zentrifugieren.

Da das Blut nicht sofort unter dem Laser untersucht wird, wird es zuerst in kleine Kanülen umgefüllt und dann in speziellen Kühlschränken bei minus 80 Grad Celsius zwischengelagert. Das verlangsamt alle biologischen Vorgänge so weit, dass man nun über mehrere Jahre mit den wertvollen Proben arbeiten kann.

Im Lasers4Life-Projekt arbeiten auch Nachwuchswissenschaftler an der Ludwig-Maximilians-Universität. Eine davon ist Maša Božić. Die junge Masterstudentin untersucht die Blutproben mit konventionellem Licht bevor sie vom Laser durchleuchtet werden.

Maša Božić untersucht Blutserum und Blutplasma mit Hilfe der Spektroskopie. Beim Blutserum ist die Flüssigkeit bereits geronnen und keine Gerinnungsfaktoren mehr vorhanden. Dagegen ist das Blutplasma noch nicht geronnen und enthält noch die Gerinnungsfaktoren, wie etwa das Protein Fibrin, ein Art „Klebstoff“ für das Blut, wenn es mit Luft in Berührung kommt, wie etwa bei einer Verletzung.

Sowohl Serum als auch Plasma werden kurz nach der Blutentnahme zentrifugiert, um die Blutzellen von der restlichen Flüssigkeit zu trennen. Danach untersucht Božić die Proben mit dem Spektroskop. Dabei trifft normales Licht auf die Proben. Die Anteile der verschiedenen Wellenlängen verändern sich beim Durchgang durch die Flüssigkeit aufgrund ihrer Zusammensetzung. Die Veränderung des Spektrums gibt Aufschluss über die Zusammensetzung des Blutes.

Auf diese Weise kann man mit dem konventionellen Licht bestimmte Proteine oder Lipide anhand ihrer charakteristischen Absorption des einfallenden Lichts bestimmen. So findet die Studentin bereits mit dieser Methode heraus, wie sehr sich in den Flüssigkeiten das Spektrum einer Person von Tag zu Tag bzw. zwischen verschiedenen Personen unterscheidet. Damit kann in weiteren Messungen dann beurteilt werden, ob Unterschiede in Spektren auf normalen biologischen Schwankungen der Blutzusammensetzung oder etwa doch auf drastischeren Veränderungen, wie Krankheiten beruhen. Erste Erkenntnisse erhält sie auch darüber, wie gut man Spektren von Krebspatienten und Kontrollprobanden in den jeweiligen Flüssigkeiten trennen kann.

Die Ergebnisse von Maša Božić dienen als wichtige Referenz zu den späteren Erkenntnissen aus der Spektroskopie mit dem Laserlicht. Die Analyse mit dem Laserlicht, wie sie im L4L-Projekt entwickelt wird, basiert auf dem gleichen Prinzip. Sie ist jedoch weitaus empfindlicher als die konventionelle Methode und wird viel genaueren Aufschluss darüber geben, welche Bestandteile im Blut eines Menschen vorhanden sind und ob diese auf eine mögliche Erkrankung, wie etwa Krebs, hindeuten.