Diagnose Krebs: Für viele Menschen klingt das noch immer nach einem Todesurteil. Jeder zweite Mann und rund 43 % der Frauen erkranken im Laufe ihres Lebens an Krebs. Im Jahr 2012 waren dies laut Zentrum für Krebsregisterdaten (ZfKD) deutschlandweit rund 478 00 Neuerkrankungen. Um Krebssorten gezielter zu bekämpfen, ist die frühzeitige Erkennung ein entscheidender Schlüssel zur kompletten Heilung. Die Untersuchung klinisch relevanter Einzelzellen, die Blutproben separiert und detektiert werden, mit mikrofluidischen Modulen liefert hierzu einen wichtigen Baustein.
Schneller und störungsfreier Ablauf
Im Rahmen eines Forschungsprojekts haben die Hahn-Schickard-Gesellschaft aus Freiburg im Breisgau und das Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. aus Heilbad Heiligenstadt dafür nun neuartige mikrofluidische Plattformen entwickelt. Im Gegensatz zu den bereits auf dem Markt befindlichen Systemen ermöglicht das neue Disk-Layout einen störungsfreien Ablauf der Zellseparation aus Vollblutproben.
Die hierzu notwendigen Prozessschritte wurden in zwei Modulen realisiert, welche zunächst die störenden roten von den weißen Blutkörperchen abtrennt (Modul I) und anschließend die Zielzellen separiert (Modul II). Während der Separationsprozedur docken die mit Antikörpern beschichteten Mikropartikel (Beads) gezielt an die Expressionsrezeptoren der gesuchten Zellen an.
Alle Prozessschritte erfolgen innerhalb einer Stunde in einer kommerziellen Zentrifuge. Mit einer Zellfindungsrate von etwa 80 % sind die Ergebnisse bereits viel versprechend. Parallel hierzu wurden Untersuchungen mit einer Chip-Plattform durchgeführt.
Gegenüber der Disk-Plattform ist einerseits eine deutlich größere Menge an Blutproben verwendbar. Andererseits werden die Zielzellen ohne vorherige Behandlung aus dem Blut mit entsprechenden magnetischen Beads separiert. Die Wiederfindungsraten der Zielzellen lagen bei den Versuchen der Chip-Plattform mit etwa 98 % im Bereich kommerzieller Systeme. Auch hinsichtlich der Robustheit ist die Chip-Plattform der Disk-Plattform überlegen.
Medizinischer und klinischer Markt wird bedient
Künftige Arbeiten konzentrieren sich auf die Kombination beider Konzepte. Dadurch soll ein breites Volumenspektrum (500 µl bis 100 ml) für die biomagnetische Separation mit einer zusätzlichen Zellcharakterisierung zur Verfügung stehen. Die Anwendung bedient vor allem den medizinischen beziehungsweise klinischen Markt.
