Molekularer Fingerabdruck: Neue Technologie zur Früherkennung von Krankheiten

Unser Blut sagt viel über unser Leben und unseren Gesundheitsstatus aus. Die Zusammensetzung des roten Lebenssaftes ist sogar so individuell wie ein Fingerabdruck. Hier will ein deutsches Forschungsteam mit einer neuen Technologie ansetzen, die die Struktur der Blutbestandteile mithilfe von Infrarotstrahlen analysiert. Dadurch soll eine Früherkennung bestimmter Krankheiten möglich sein.

Molekularer Fingerabdruck als Frühwarnsystem

Durch unseren Stoffwechsel entstehen ständig neue Moleküle, die auch in unsere Blutbahn gelangen. Daran lassen sich wiederum viele Informationen ablesen, die auch für die Medizin wichtig sein können. Denn wenn man den Normalzustand der Zusammensetzung kennt, können Veränderungen erste Hinweise auf Erkrankungen sein. Entartete Zellen wie Krebszellen produzieren unter anderem spezifische Moleküle, wodurch sich die Beschaffenheit unseres Blutes verändert. Bisher sind nur wenige solcher Indikatormoleküle bekannt. Die Forschung geht aber davon aus, dass es noch sehr viel mehr gibt. Das Problem dabei: Oft liegen Moleküle nur in geringer Konzentration vor, was einen Nachweis nach aktuellem Stand der Medizintechnik unmöglich macht. Daher wäre es ein großer Schritt, wenn derartige Krankheitssignaturen im Blut einfach und vor allem präzise identifizierbar wären.

Neue Technologie bringt Licht ins Dunkel

Die Ludwig-Maximilians-Universität München entwickelte in Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik ein Laser-Messsystem, mit dem sich die molekulare Struktur des Blutes bestimmen lässt. Mithilfe von Infrarotimpulsen werden dabei die Moleküle im Blut wie Stimmgabeln zum Schwingen gebracht. Da jedes Molekül bei anderen Frequenzen schwingt, entsteht eine ganz individuelle Lichtwelle, von der man dann die einzelnen Bestandteile des Blutes ablesen kann. „Anders als etwa die Massenspektroskopie gewährt uns diese Methode Zugang zu allen Molekültypen, aus denen biologische Proben zusammengesetzt sind“, sagt Biologin Dr. Mihaela Žigman.
In der kürzlich veröffentlichten Studie zeigten die Forschenden außerdem, dass der molekulare Fingerabdruck von gesunden Menschen selbst über Monate hinweg gleich bleibt. „Diese bisher unbekannte zeitliche Stabilität einzelner biochemischer Fingerabdrücke bildet die Grundlage für künftige Anwendungen des blutbasierten Infrarot-Spektral-Fingerabdrucks als verlässliche Art der Gesundheitsüberwachung“, betont Žigman.

Präzise Frühentdeckung von Erkrankungen

Die neue Analyse der Blutzusammensetzung dauert weniger als fünf Minuten und gibt gleich mehrere personenspezifische Marker. Zudem erreicht sie eine extrem hohe Sensitivität, sodass selbst kleinste Konzentrationen von Molekülen identifiziert werden. So können Veränderungen des molekularen Fingerabdrucks früh entdeckt werden. „Diese präzise Messung von Veränderungen in der molekularen Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten eröffnet neue Möglichkeiten für Biologie und Medizin und könnte künftig insbesondere in der Frühdetektion von Krankheiten Anwendung finden,“ sagt Žigman.