Forschende von Helmholtz Munich und der Technischen Universität München haben eine neue Methode entwickelt, um die Reaktionen auf Krebsbehandlungen in einzelnen Zellen zu verfolgen – ganz ohne Farbstoffe oder Marker. Ihre MiROM-Technologie ermöglicht die Echtzeitvisualisierung von Proteinveränderungen in lebenden Myelomzellen und liefert frühzeitige Einblicke in die Wirksamkeit der Therapie.
MiROM (kurz für „mittlere Infrarot-Optoakustische Mikroskopie“) erkennt fehlgefaltete Proteine in Krebszellen, die einen wichtigen Indikator für die Reaktion auf die Krebsbehandlung darstellen. Dadurch bietet es einen schnelleren und präziseren Ansatz, um die Therapie für Patient:innen mit multiplem Myelom individuell anzupassen.
Dazu nutzt MiROM mittlere Infrarotstrahlung, um molekulare Vibrationen zu detektieren – den natürlichen „Tanz“ der Moleküle innerhalb von Proteinstrukturen. Im Gegensatz zur optischen Spektroskopie, die die Lichtabsorption misst, erfasst die Optoakustik Ultraschallwellen, die entstehen, wenn Proteine Infrarotlicht absorbieren. Diese Absorption führt zu einer minimalen, lokalisierten Temperaturerhöhung, die eine vorübergehende Expansion des umgebenden Mediums und die Emission von Ultraschallwellen zur Folge hat.
Durch die Analyse dieser Signale in Echtzeit kann MiROM strukturelle Veränderungen in Proteinen, wie etwa Fehlfaltungen, erkennen, indem es Verschiebungen in ihrem molekularen „Tanz“ identifiziert. Diese Fähigkeit liefert wertvolle Einblicke in die Reaktion von Krebszellen auf Behandlungen.
Beispielsweise bei der Bewertung der Myelomtherapie kommt dies zum Einsatz. Das multiple Myelom ist eine Blutkrebsart, die die Plasmazellen im Knochenmark befällt und zu abnormer Proteinproduktion, geschwächtem Immunsystem und Organschäden führt. Die traditionellen Methoden zur Bewertung der Myelombehandlung erfordern häufig große Zellproben, aufwendige Vorbereitungen und zeitintensive Messungen, was die rechtzeitige Überwachung der Reaktionen einzelner Patienten erschwert.
MiROM überwindet diese Herausforderungen, indem es Einzelzellen analysiert, nur wenige Proben benötigt und eine schnelle, nahezu sofortige Einschätzung der Behandlungseffektivität liefert.
Durch die Analyse einzelner Zellen kann MiROM Unterschiede in der Reaktion auf Krebsbehandlungen eines Patienten aufdecken und so den Weg für eine personalisierte Therapie ebnen.