Pictures of the Future    Frühjahr 2007

"Künftig werden Ärzte ein Labor auf der Nadelspitze nutzen"

Interview mit Ralph Weissleder

Ralph Weissleder ist Professor für Radiologie an der Harvard Medical School und Direktor des Center for Molecular Imaging Research am Massachusetts General Hospital in Boston, USA. Als einer der führenden Wissenschaftler auf dem noch jungen Forschungsgebiet der molekularen Bildgebung hat er neue Verfahren entwickelt, mit denen sich Krebszellen aufspüren lassen

Welches sind die wichtigsten Trends in der Molekularmedizin?

Weissleder: Dank der stetigen Verbesserung bei bildgebenden Verfahren und der Labordiagnostik ist der wichtigste Trend, Krankheiten früher als bisher zu erkennen und zu verhindern, dass sie lebensbedrohlich werden. Auch werden Diagnose und Therapie mehr und mehr zusammengeführt, und die Behandlungsmethoden werden immer weniger invasiv. Vieles davon treibt die Systembiologie voran, ein relativ junger Zweig der Biowissenschaften, der versucht, biologische Organismen in ihrer Gesamtheit zu verstehen, beispielsweise wie Zellen in komplexen Umgebungen zusammenarbeiten.

Die Forscher wollen also die in den Zellen ablaufenden molekularen Mechanismen entschlüsseln?

Weissleder: Ja. Wenn ein Krebsforscher herausfinden will, was eine Tumorzelle von einer normalen Zelle unterscheidet, dann sucht er zunächst nach Unterschieden in den Molekülen. Aber Krebs ist noch wesentlich komplexer, da sich die miteinander in Wechselwirkung stehenden Moleküle im Lauf der Zeit auch noch verändern. Die Systembiologie versucht, alle 20 000 bis 30 000 Arten von Molekülen zu verstehen, die in Verbindung mit einer Krebszelle stehen – mit anderen Worten, ihre gesamte Physiologie. Dieser Ansatz ist auch von Bedeutung bei der Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, neurologischen und degenerativen Krankheiten sowie Autoimmunerkrankungen. Das Ziel ist es, mit dem Wissen um die Systembiologie wesentlich wirksamere Medikamente zu entwickeln.

Welches sind die vielversprechendsten Forschungszweige der Molekularmedizin?

Weissleder: Die Nanotechnologie und die Entwicklung neuer Moleküle für Bildgebung und Diagnose. Viele neue Substanzen und Anwendungen sind derzeit in der Entwicklung. Auch die Bildgebung mit optischen Verfahren ist sehr interessant, weil wir nun sozusagen In-vivo-Pathologie betreiben können. So können wir heute Lichtwellenleiter ins Bauchfell oder die Lunge einer lebenden Maus einführen und erhalten für die Pathologie aussagekräftige Bilder – ohne eine Resektion durchführen zu müssen.

Wie funktioniert das?

Weissleder: Das ist so, als ob sich ein Mikroskop an der Spitze des Lichtwellenleiter-Katheters befände. Mit Hilfe eines Fluoreszenz-Kontrastmittels, das Krebszellen von normalen Zellen unterscheidet, kann das Gerät die bösartigen Zellen erkennen. Solche Kontrastmittel binden sich an Moleküle, die eine Krebszelle von einer normalen Zelle unterscheiden, also etwa an Rezeptoren für Wachstumsfaktoren oder Signalmoleküle auf der Zelloberfläche. Dies funktioniert bereits heute – allerdings: Wegen der nötigen Zulassungsverfahren kann es noch Jahre dauern, bis die Methode in die klinische Praxis kommt.

Sie haben die Möglichkeit der In-vivo-Pathologie erwähnt. Werden spezielle Sonden künftig Informationen liefern, die man heute nur über eine Biopsie erhält?

Weissleder: Ja. In Zukunft werden Ärzte eine Nadel, auf der vielleicht 20 Sensoren sitzen, in einen Tumor stechen. Diese Sensoren analysieren dann in Kombination vor Ort den molekularen Aufbau des Krebsgeschwürs. Das funktioniert ähnlich wie im Konzept des Labors auf dem Chip, doch hier ist es sozusagen ein Labor auf der Nadelspitze. Und solche Sensoren werden uns auch im Vorfeld sagen können, ob der Tumor besser auf Therapie X oder Therapie Y ansprechen wird.

An welchen Projekten arbeiten Sie zur Zeit gemeinsam mit Siemens?

Weissleder: Zum Beispiel am Molecular Imaging Portal. Das ist eine Software-Plattform zum Archivieren, Integrieren und Nutzen von experimentellen und klinischen Informationen einschließlich Daten zur Genexpression. Zudem entwickeln wir die nächste Generation von molekularen Markern für PET/CT-Geräte. Auf dem Feld der Magnetresonanz-Tomographie arbeiten wir daran, die Bildqualität zu verbessern – vor allem durch den Einsatz magnetischer Nanopartikel, die zu einer verbesserten räumlichen Auflösung und Diagnosesensitivität führen werden. Eines der spannendsten Projekte ist ein fluoreszierender Marker, der zusammen mit einem von Siemens entwickelten intraoperativen bildgebenden Verfahren eingesetzt werden könnte. Dieser Marker wird ausschließlich von Krebszellen aufgenommen. Er scheint so generisch zu sein, dass er nach der Injektion fast jede Krebszelle markiert, unabhängig von deren Typ. Derart gekennzeichnete Zellen kann der Arzt dann mit einem kleinen Gerät, das er in den Körper einbringt, sichtbar machen: Sie leuchten auf einer ganz spezifischen Lichtwellenlänge. Das könnte Chirurgen dabei helfen, Krebszellen zu erkennen, die sie unter Umständen sonst übersehen würden. Die räumliche Auflösung liegt heute bei ungefähr 1 mm, was sogar für die Hirnchirurgie ausreicht. Diese revolutionäre Technik könnte in ein oder zwei Jahren in klinischen Studien zum Einsatz kommen.

Wie werden molekulare Bildgebung und Therapie im Jahr 2025 aussehen?

Weissleder: Wir werden Krankheiten sehr viel früher erkennen und erfolgreicher behandeln als heute. So werden wir Alzheimer bereits bei ersten Anzeichen eines Gedächtnisverlustes diagnostizieren können, und das Fortschreiten der Krankheit verlangsamen. Typ-1-Diabetes wird entdeckt werden, sobald die erste Entzündung auftritt und noch bevor ein Verlust von Inselzellen einsetzt. Karzinome wird der Arzt schon ab einer Größe von weniger als fünf Millimetern erkennen können, also in einem Stadium, in dem sie meist noch heilbar sind. Und dank des wachsenden Wissensschatzes auf den Gebieten der Genetik und der bildgebenden Verfahren werden die Patienten künftig eine individuelle, maßgeschneiderte Therapie erhalten. Wir werden beispielsweise feststellen können, ob ein bestimmtes Medikament bei einem Patienten anschlägt, und wenn ja, welche Dosierung optimal ist. Heute erhalten hingegen alle die gleiche Dosierung.

Führt all das zu einer Revolution im Gesundheitswesen?

Weissleder: In den vergangenen zehn Jahren haben wir uns darauf konzentriert, das gesamte Genom zu kartieren. Jetzt gilt es, einen Atlas zu erarbeiten, wie das Genom bei verschiedenen Patienten mit unterschiedlichen Krankheiten aussieht. Hier kommt auch unser Molecular Imaging Portal zum Einsatz. Und dann werden wir herausfinden müssen, was das Ganze klinisch zu bedeuten hat. Ja, wir werden in Zukunft in der Tat eine Revolution im Gesundheitswesen erleben – geprägt sein wird sie durch Früherkennung von Krankheiten, durch personalisierte Therapien und faszinierende neue Behandlungsmöglichkeiten.

                                                                          Das Interview führte Arthur F. Pease