Hochsensitive patientennahe Schnelldiagnostik für Tumormarker
Dass eine kleine Population tumorinduzierender Krebsstammzellen für die Entstehung, Resistenzbildung und Rezidivierung vieler Tumortypen verantwortlich ist, gilt als wissenschaftlich gesichert. Zudem sind diese Zellen offenbar in der Lage, sich vom Ursprungsherd in entferntere Körperteile abzusiedeln und dort Metastasen zu bilden. Methoden für den Nachweis von Tumorstammzellen, auch im Rahmen der Krebsvorsorge, und die Kontrolle des Therapieerfolgs sind aber noch immer aufwändig.
Mobiles System für den Nachweis tumorspezifischer Biomarker
Das EU-finanzierte Projekt BIOCDx entwickelte ein hochempfindliches patientennahes Testsystem zur Bestimmung von Tumormarkern in Vollblut. „Unser Ziel war die Entwicklung eines robusten Krebsschnelltests, der die klinische Entscheidungsfindung vereinfacht“, erklärt Projektkoordinatorin Ioanna Zergioti. Eine Mikrofluidikkartusche im Gerät übernimmt die Filtration des Plasmas aus Blutproben sowie die Selektion und den Transport kleinster Probenmengen zur Detektionseinheit. Die Detektion zirkulierender Proteinbiomarker erfolgt über einen Sandwich-Assay, während Nanopartikel die Erfassung des optischen Signals verstärken. Dank ultrasensitiver optischer Elemente liegt die Sensitivität um das 100-fache höher als bei herkömmlichen Technologien, und der miniaturisierte Sensor macht das mobile System für die patientennahe Diagnostik geeignet. Das System von BIOCDx detektiert den Tumorstammzell-spezifischen Transkriptionsfaktor TWIST1, der die Metastasierung von Tumorzellen fördert. TWIST1 reguliert die Expression des im Blut zirkulierenden Proteins Periostin und des Proteins procollagen C-proteinase enhancer (PCOLCE), die offenbar beide an der Tumorentstehung und -progression beteiligt sind. Getestet wurden die in ein tragbares Gerät integrierten Plattformen an Blut- und Plasmaproben von Brustkrebspatientinnen, Prostatakrebspatienten und gesunden Testpersonen. Ein weiterer Vorteil des Systems von BIOCDx ist, dass es auch für die Diagnose anderer Krankheiten angepasst werden kann.
Stärkung der technologischen Führungsposition Europas
„Als branchenorientiertes Unternehmen führte BIOCDx wichtige Akteure aus den Bereichen Sensorik, Mikrofluidik, intelligente Medizintechnik und -systeme sowie Biopharmazeutik zusammen“, betont Zergioti. Die beteiligten KMU brachten dabei ihre Expertise und Erfahrung in Schlüsselkomponenten und Innovationen der BIOCDx-Technologie ein. Aus dem multidisziplinären Kooperationsvorhaben BIOCDx ging eine neue Generation intelligenter medizintechnischer Geräte mit Funktionen hervor, die mit denen bisheriger hochspezialisierter Krankenhaustechnik durchaus vergleichbar sind. Schließlich sind die miniaturisierten intelligenten Systeme deutlich kleiner, preisgünstiger, zuverlässiger, robuster und energieeffizienter und haben auch eine höhere Nutzungsakzeptanz. BIOCDx stärkte damit die Position und Wettbewerbsfähigkeit Europas bei der Herstellung miniaturisierter intelligenter Systeme. Mit dem technologischen Wissen aus dem Projekt wurde das Spin-off-Unternehmen PhosPrint ausgegründet, das hochwertige Laser-Bioprinter entwickelt. Schließlich arbeitete LioniX International gemeinsam mit anderen europäischen Unternehmen an der Entwicklung diagnostischer Plattformen zur Detektion von Tumormarkern im Urin und entwickelt derzeit einen kommerziellen SARS-CoV-2-Schnelltest. Zergioti zufolge „konnten wir zeigen, wie aus Kooperationen zwischen Hochschulen, Hightech-Unternehmen und Industriepartnern integrierte Systeme mit hohem Marktpotenzial hervorgehen können.“
Schlüsselbegriffe
BIOCDx, Tumorstammzellen, patientennah, Tumormarker, TWIST1, Periostin, PCOLCE