3. Tumordiagnostik Tumordiagnostik FOLIE 1 Tomographische bildgebende Verfahren (Tomographie=Schichtaufnahme) (1) MRI (Magnetic Resonance Imaging, Magnetresonanztomographie) gewinnt die Informationen aus den magnetischen Eigenschaften der Atomkerne von den Stoffen, die den menschlichen Körper aufbauen. Es macht das Abtasten vom Inneren des Körpers Schicht nach Schicht, und die Darstellung der Schichte auf einem Bildschirm möglich, ohne den Körper Strahlungbelastung auszusetzen. Die Magnetresonanztomographie basiert auf sehr starken Magnetfeldern sowie elektromagnetischen Wechselfeldern im Radiofrequenzbereich, mit denen bestimmte Atomkerne (meistens die Wasserstoffkerne/Protonen) im Körper resonant angeregt werden. Die Methode ermöglicht die morphologische Untersuchung von Tumoren, am häufigsten wird Ga (Gallium) Isotop verwendet. (2) Für das Ausarbeiten der CT (Computertomographie) haben Allan M. Cormack und Godfrey Hounsfield 1979 gemeinsam den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhalten. Auf den CT-Aufnahmen sieht man das Untersuchungsobjekt in eingebildeten Abschnitten. Computertomographie ist die Weiterentwicklung der herkömmlichen Röntgentechnik. Beim herkömmlichen Röntgenverfahren wird das abzubildende Objekt von einer Röntgenquelle durchleuchtet und auf einem Röntgenfilm abgebildet (bildgebendes Verfahren). Es entsteht eine Projektion des Volumens auf einer Fläche. Bei dieser Projektion gehen Informationen, welche die dritte Dimension (Dicke) des durchleuchteten Körpers betreffen, weitgehend verloren. Die Computertomographie umgeht dieses Problem, indem sie viele Röntgenbilder des Objekts aus den unterschiedlichsten Richtungen erstellt und nachträglich aus diesen Abbildungen die nicht erfasste Volumenstruktur rekonstruiert. In der Regel setzen sich diese 3DRekonstruktionen aus Einzelschnitten zusammen, die quer durch das Objekt verlaufen. (3) PET (Positronen-Emissions-Tomographie) ist eines der modernsten funktionellen bildgebenden Verfahren, mit ihrer Hilfe können wir dreidimensionale Bilder von einem gegebenen Gebiet des Körpers bekommen. Im Fall von PET benutzt man Positronen-emittierende Stoffe, welche vom Auβen in den Blutstrom des untersuchten Patienten eingebracht werden. Damit werden biochemische und physiologische Funktionen abgebildet (funktionelle Bildgebung). Das Auflösungsvermögen von PET ist nicht zu hoch. (4) SPECT (Einzelphotonen-Emissions-Tomographie) gehört wie die PET zu den funktionellen bildgebenden Verfahren: die erzeugten Bilder geben vor allem Aufschluss über Stoffwechselabläufe im untersuchten Körper. SPECT-Bilder zeigen die Verteilung eines Radiopharmakons im Körper. Sie eignen sich je nach Art des Radiopharmakons, zur Beurteilung der Funktion verschiedener Organe. Im Fall von SPECT stammen die zu detektierenden Gamma Photone direkt aus einer Gamma-Strahlungsquelle (meisstens 99Tc, oder 123I). Das räumliche Auflösungsvermögen von SPECT ist sehr schlecht, und die benutzten Isotope sind bioinkompatibel (Iod kommt nur beschränkt im Körper vor, Technezium gar nicht). Trotzdem ist SPECT oft eine Alternative von PET weil es viel billiger ist. (5) PET/CT: Die mit CT kombinierte PET-Maschine ist heute die meisst entwickelte Technik der bildgebenden Diagnostik. Die funktionellen Bilder aus PET und die morphologische Information aus CT können im Fall von den identischen Schnitten aufeinander projiziert werden. Die PET/CT Hybridtechnik hat revolutionäre Änderungen in die onkologische Diagnostik eingebracht. Diese ist heute die zuverlässigste Methode für die Erkennung der Erneuerung von Tumoren. FOLIE 2 Immunhistochemie (IHC) Immunhistochemische Untersuchungen benutzt man meisstens für die Detektierung der Antigene von Erregern, oder für die Detektierung von bestimmten Zellorganellen (zB. Rezeptore, Zelloberflächenantigene). Bei der Krebsdiagnostik hat es eine Rolle bei der Determinierung von Therapien. HER-2 ist ein Onkogen (tumorbildendes Gen). Wir können die Überproduktion des Proteinproduktes von diesem Gen im Fall von 20-30% der Brustkrebsfälle sehen. Das überproduzierte Protein ist in sehr groβer Konzentration auf der Oberfläche von Brustkrebszellen vorhanden, und verursacht die schnelle Teilung der Zellen. Dies ist wichtig, weil die Tumoren auf die Medikamente empfindlich sind, welche spezifisch zu dem überproduzierten Protein binden. Das chemotherapeutische Mittel Herceptin (Tastuzumab) hemmt die Proteinrezeptoren, dadurch auch die kontinuierliche Zellteilung und der Anwuchs des Tumors. Immunhistochemie wird für die Bestimmung des HER-2 Zustandes (Quantität des Onkoproteins) im Fall von Brustkrebs benutzt. Das Ergebnis kann 0, +1, +2 und +3 sein. 0 und +1 bedeuten ein negatives, +2 und +3 ein positives Ergebnis. Ein positives Ergebnis bedeutet, dass der Patient gute Chance hat, auf die Herceptinbehandlung positiv zu reagieren. Extraanforderung Boldogkői Zsolt© 1 3. Tumordiagnostik FOLIE 3 DNA-Chip (Microarray) Technologie macht die gleichzeitige Untersuchung der Expression von mehreren tausenden Genen möglich. Die Chiptechnologie ist besonders in der Tumordiagnostik verbreitet. Das Genexpressionsmuster des Tumors ist typisch für das gegebene Tumor charakteristisch. Aus den Genexpressionsmustern können wir auch auf den Ablauf der Krankheit folgern. Bei der personenzentrischen Medizin ist die Erkennung des Tumors vom Patienten sehr wichtig. FOLIE 4 miRnome-Analyse Untersuchung der mikroRNAs mit DNA-Chips oder real-time PCR. Anhand der Forschungsergebnisse der letzten wenigen Jahren produzieren die Tumoren typische miRNA-Muster. Heute wissen wir noch nicht, ob die miRNAs eine Rolle als Ursache bei der Tumorentstehung spielen, aber für die Identifizierung der Tumoren sind sie perfekt geeignet. FOLIE 5 DNA-Sekvenzierung Im Jahre 2011 ist die Erscheinung der 3. Generation Sequenzierungstechniken erwartet. Diese Techniken sind nicht nur für die Bestimmung der Basenreihenfolge geeignet, sondern auch für die Untersuchung der Genexpression und DNA-Methylierung. Der Ma der Genexpression wird dadurch bestimmt, wievielmal die gegebene Sequenz sich in den bekommenen Dateien wiederholt. Abhängig von der Technik, die Kopienzahl der RNA oder der aus der RNA gebildeten cDNA wird bestimmt. Als Referenz: die Sequenzierung des menschlichen Genoms mit Hilfe eines Sequenators der 1. Generation würde sogar 1000 Jahre lang dauern, mit einem Sequenator der 2. Generation dauert es 2-3 Wochen, weil ein Sequenator der 3. Generation kann diese Aufgabe innerhalb von wenigen Minuten machen. Extraanforderung Boldogkői Zsolt© 2