Strahlend, aber nicht radioaktiv: Luciferase hilft bei Diagnose von Krankheiten
Tschechische Wissenschaftler entwickeln eine neue leuchtende Substanz. Sie kann bei der Diagnose von Krankheiten, wie etwa Krebs, helfen und die bisher genutzten radioaktiven Substanzen ersetzen.
Mit ihrer Hilfe können Glühwürmchen nachts leuchten, und Garnelen bringen Raubtiere im Meer zur Verwirrung: Für die sogenannte Biolumineszenz sind die sogenannten Luciferasen verantwortlich: Diese Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen, die den Leuchteffekt verursachen. Und sie können auch in der Wissenschaft verwendet werden. Proteine, die hellblau oder grün leuchten, könnten die Diagnose von Krankheiten schneller und einfacher machen. Daniel Pluskal ist Forscher des Instituts für experimentelle Biologie der Masaryk-Universität in Brno / Brünn:
„Luciferasen haben das Potenzial, radioaktive Kontrastmittel zu ersetzen. Ähnlich wie diese ermöglicht die Biolumineszenz eine hochempfindliche und nicht invasive Bildgebung, zum Beispiel von Tumoren, Infektionen und anderen Objekten von medizinischem Interesse. Und das selbst tief im Gewebeinneren.“
Wenn man zum Röntgen geht, muss man häufig ein wenig Kontrastmittel trinken. Das sammelt sich im Körper dort an, wo der Kern eines gesundheitlichen Problems liegt. Die Luciferasen könnten den Patienten anstelle der derzeitig genutzten Kontrastmittel verabreicht werden. Die Verwendung der Proteine biete viele Vorteile, sagt Pluskal:
„Im Gegensatz zu radioaktiven Substanzen sind sie vollständig biologischen Ursprungs und lassen sich einfach und billig herstellen. Daher entfällt das Problem der Entsorgung gefährlicher Inhaltsstoffe, denn Luciferasen sind vollständig biologisch abbaubar und ebenso ungiftig.“
Die Forscher des Instituts für experimentelle Biologie haben nun eine neue Art von Nano-Luciferase entwickelt, die elfmal heller leuchtet als die bisher bekannte Variante. Daniel Pluskal:
„Indem wir die Leuchtkraft unserer Luciferase erhöhen, steigern wir die Empfindlichkeit der diagnostischen Methoden. Wir können die Krankheit viel früher als bisher aufspüren. Je früher der Krebs erkannt wird, desto besser lässt er sich behandeln.“
Mit Luciferasen kann man aber auch direkt in die Zellen schauen. Da aber dadurch die DNA in den Zellen verändert wird, kann dieses Vorgehen aus ethischen Gründen nur an Tieren oder an im Labor gezüchteten menschlichen Zellen eingesetzt werden. Tomáš Bárta von der Medizinischen Fakultät der Masaryk-Universität:
„Die Zelle leuchtet dann. Normalerweise sind die Zellen transparent, und an ihnen ist nichts zu sehen. Dank diesem Vorgehen können wir etwa neue Arzneimittel testen.“
Die Medizin ist aber nicht der einzige Bereich, in dem die Proteine verwendet werden können. Luciferasen sind energieeffizienter als die heutigen Strahlungsmethoden. Daher nehmen Experten an, dass sie in Zukunft auch zur Beleuchtung von Häusern und Straßen eingesetzt werden könnten.
