Menschen bestimmten Alters oder mit bestimmten Risikofaktoren wissen, dass sie ein regelmäßiges Krebs-Screening benötigen. Männer über 50 werden häufig auf Prostata untersucht, die hellhäutigen lassen die Muttermale jährlich untersuchen und diejenigen mit Krebs in ihrer Familienanamnese können Gentests durchführen. Aber was passiert, wenn eine Person keine offensichtlichen Symptome oder Risikofaktoren hat? In vielen Fällen hat Krebs eine unglückliche Art, sich sowohl an Patienten als auch an Ärzte heranzuschleichen. Im schlimmsten Fall bleibt es unentdeckt, bis es ein späteres Stadium der Metastasierung erreicht (Stadium 3 und 4), wenn sich Tumore auf nahegelegene Lymphknoten, Gewebe und Organe oder andere Bereiche des Körpers ausbreiten.
Zum Glück könnte die Erkennung bald so einfach werden, dass sie Teil einer jährlichen körperlichen Untersuchung sein könnte, zusammen mit einem Screening auf Diabetes und hohen Cholesterinspiegel.
Auf der jüngsten TEDGlobal-Konferenz in Rio de Janeiro debütierte Miroculus, ein Startup, das zum Teil von Mikrobiologen und Datenwissenschaftlern gegründet wurde. Das Gerät, bei dem es sich derzeit um einen Prototyp handelt, wird nach Dutzenden von Krebsarten suchen, indem es in einfach zu entnehmenden Blutproben nach Biomarkern sucht, die als microRNAs bezeichnet werden.
Viele Forscher, darunter auch Miroculus-Mitbegründer Fay Christodoulou, haben gezeigt, dass microRNAs - kleine Moleküle, die die Expression unserer Gene und die Wirkung von Proteinen im Körper steuern - Biomarker sind, die auf bestimmte Krebsarten hinweisen können, einschließlich Lymphom und Brust, Prostata und Lungenkrebs. Im Gegensatz zu anderen invasiven und länger andauernden Krebs-Screening-Methoden, einschließlich Mammogramme und Biopsien, können Ärzte eine microRNA-Probe aus dem Blut entnehmen und damit Krebserkrankungen bei ansonsten asymptomatischen Patienten erkennen. Im Wesentlichen fungiert das Vorhandensein einer einzelnen microRNA oder einer Gruppe von ihnen (das menschliche Genom hat mehr als 2.000) als Fingerabdruck für Krankheiten.
Wenn das zu schön klingt, um wahr zu sein, dann, weil es bis jetzt so war. Obwohl es microRNA-Tests gibt, erfordern sie große, teure Geräte, hochqualifizierte Labortechniker und Geduld für lange Bearbeitungszeiten. Ein Lungenkrebstest zum Beispiel kostet fast 6.400 US-Dollar und benötigt sieben Tage, um Ergebnisse zu erzielen. Wenn Miroculus Miriam startet, kostet das Gerät etwa 510 US-Dollar, und Krankenschwestern können es bedienen. Jeder Test kostet nur 150 US-Dollar und liefert Ergebnisse innerhalb von 90 Minuten.
Laut Jorge Soto, Chief Technology Officer, ist Miriam ein wichtiger Wendepunkt in der microRNA-Forschung. "Es gibt viele wissenschaftliche Validierungen [für die Nützlichkeit von microRNA]", sagt er, "aber es gibt nicht viele klinische Validierungen. Wir stehen am Beginn einer neuen Welle, die die klinische Anwendung untersuchen wird. “
Soto und Christodoulou lernten sich 2008 kennen, als sie ihm ihre Idee für ein Gerät mitteilten, mit dem microRNA in einem einfachen Point-of-Care-Gerät abgefangen werden kann. Da die microRNA-Forschung bereits ein 20-jähriges Gebiet ist, war das Team in der Lage innerhalb eines Monats ihr Konzept zusammenzubringen und innerhalb von 18 Monaten einen für klinische Studien geeigneten Prototyp zu bauen.
Der Miroculus arbeitet in drei Schritten: Probe entnehmen, reagieren und analysieren. Zunächst extrahiert ein Techniker oder Arzt mit einem handelsüblichen Kit RNA aus einer Ein-Milliliter-Blutprobe. Dann legt er oder sie Tropfen der extrahierten Probe in 96 Vertiefungen auf eine vorbereitete Platte, die als Bioassay bezeichnet wird. Jedes Well auf der Platte ist mit einem eigenen biochemischen Mix vorbehandelt, der darauf ausgelegt ist, mit einer bestimmten Art von microRNA zu reagieren. Der Techniker platziert die Platte dann in einem freistehenden Gerät, das die Platte vor Licht schützt und auf der richtigen Temperatur hält, um eine Reaktion auszulösen. Wenn eine Vertiefung leuchtet, ist die angegebene mircoRNA vorhanden.
Der Techniker legt ein Smartphone auf das Gerät, damit die Kamera hineinsehen kann. (Spätere Versionen von Miriam haben einen eigenen Bordcomputer.) Innerhalb von 60 Minuten nimmt die Kamera eine Reihe von Bildern der Brunnen auf und verfolgt Änderungen - einschließlich der leuchtenden Brunnen, wie oft und wie intensiv. Die Daten werden zur Analyse an den Cloud-Server von Miroculus gesendet. Diese Ergebnisse werden mit vorhandenen Daten verglichen, um festzustellen, ob Muster vorliegen, die auf eine bestimmte Krebsart hinweisen könnten.
Bisher konnte das Team Lungen-, Brust- und Bauchspeicheldrüsenkrebs bei Mäusen identifizieren. Die Forscher nehmen auch an einer klinischen Studie in Deutschland teil, an der 200 Brustkrebspatientinnen teilgenommen haben.
Aber irgendwann wird Miroculus Konkurrenz haben. Ein ähnliches Forschungsprojekt in Japan, an dem das National Cancer Center des Landes beteiligt ist, zielt darauf ab, ein ähnliches Produkt innerhalb von fünf Jahren auf den Markt zu bringen. Die Arbeit der Gruppe wird Blutproben von rund 6.500 Patienten analysieren, um die microRNA-Signaturen von 13 Krebsarten zu erkennen.
Obwohl diese Methoden vielversprechend sind, warnen Experten davor, dass wir noch mehr Daten benötigen, um die microRNA-Diagnose so narrensicher wie Miroculus zu machen. Einfache Dinge wie eine Erkältung oder die Einnahme eines Aspirins können die Anwesenheit von microRNA im Blut beeinflussen, erklärte Muneesh Tewari vom Fred Hutchinson Cancer Research Center gegenüber Wired . Daher ist der Aufbau der Referenzpunktdatenbank von Miroculus ebenso wichtig wie die Genauigkeit des Bioassays.
In den nächsten Monaten wird Miroculus Miriam für Pharmahersteller freigeben, die damit die Wirksamkeit neuer Medikamente testen werden. Es handelt sich um eine Gegenleistung, bei der Miroculus auch die Vorteile dieser Daten nutzen wird, um das Verständnis seines Systems für microRNA-Muster weiter auszubauen. "Die Populationen für diese Studien werden kontrolliert", sagt Soto, "damit sie bessere Daten liefern." Er schätzt, dass es drei bis fünf Jahre dauern wird, bis ein Produkt die FDA für die klinische Diagnose freigibt.
Seit Sotos Präsentation auf der TED hat das Unternehmen weitere Möglichkeiten zur Datenerfassung gefunden. „Viele Krankenhäuser und Musterbanken haben uns angesprochen und uns mitgeteilt, dass sie sich und ihre Daten freiwillig zur Verfügung stellen möchten“, erklärt er. "Wir haben auch Interesse an Versuchen aus der ganzen Welt - von Indien über Japan, den Nahen Osten bis nach Mittelamerika und in die USA. Das ist sehr mächtig für uns, weil es uns dabei helfen wird, unsere Ziele zu erreichen."
