Darmkrebs-Screening: Revolutioniert ein einfacher Atemtest die Vorsorge?

Dr. med. Sylvia Bochum | 20. Dezember 2012

Autoren und Interessenskonflikte

Patienten mit einem kolorektalen Karzinom weisen in ihrer Atemluft ein charakteristisches Muster an flüchtigen organischen Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) auf. Das hat jetzt eine Pilotstudie gezeigt, die von Dr. Donato Altomare vom Department of Emergency and Organ Transplant der Universität Bari in Italien gemeinsam mit anderen Kollegen im British Journal of Surgery (BJS) veröffentlicht worden ist. Ein entsprechender Atemtest auf diese Mikromoleküle könnte künftig als nicht-invasive Alternative beim Darmkrebs-Screening zum Einsatz kommen.

Bisher ist in den westlichen Industrieländern die Koloskopie das Verfahren der Wahl. Doch aufgrund der hohen Inzidenzzahlen beim Darmkrebs werden dringend kostengünstige, wenig invasive und einfache Screeningmethoden benötigt, die mit einer möglichst hohen Patienten-Compliance einhergehen. Entsprechende Verfahren wie der Hämoccult-Test oder die Untersuchung des Stuhls auf Adenom- und Karzinom-DNA für die Früherkennung kolorektaler Karzinome und deren Vorstufen reichen bislang jedoch, was Sensitivität und Spezifität angeht, nicht an die Koloskopie heran.

Ein vielversprechendes neues Screeningverfahren könnte die Identifizierung spezifischer VOCs in der Ausatemluft von erkrankten Personen sein. Tumorzellen weisen im Vergleich zu gesunden Zellen einen veränderten Metabolismus auf. Dadurch werden Substanzen produziert, die theoretisch in Qualität und Quantität mit der Erkrankung assoziiert sein können und sich unter anderem in der Atemluft der Betroffenen wiederfinden. Charakteristische VOC-Muster wurden in der Vergangenheit bereits bei Patienten mit Lungen- oder Brustkrebs sowie beim hepatozellulären Karzinom beschrieben. Altomare und sein Team zeigten jetzt erstmals, dass spezifische VOC-Muster auch für das kolorektale Karzinom existieren.

Erste korrekte Zuordnungen sind bereits gelungen

Für diese prospektive Beobachtungsstudie wurde in einer ersten Phase die Ausatemluft von 37 Patienten mit einem histologisch gesicherten kolorektalen Karzinom mit der von 41 gesunden Kontrollpersonen mit einem unauffälligen Koloskopiebefund hinsichtlich darin vorkommender VOCs verglichen. Die Mikromoleküle wurden mit Hilfe einer Kombination aus Gaschromatographie und Massenspektroskopie (GC-MS) analysiert. Patienten, die eine neoadjuvante Radiochemotherapie erhielten, wurden wegen möglicher Effekte auf den Zellstoffwechsel ausgeschlossen, ebenso wie Patienten mit instabilem Diabetes, Asthma oder einer schweren chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung.

Initial wurden in der Studie 58 verschiedene VOCs identifiziert, die weiteren Analysen unterzogen wurden. Mit Hilfe spezieller statistischer Verfahren, so genannter probabilistischer neuronaler Netze (PNN), wurden schließlich 15 VOCs rechnerisch herausgefiltert, die hinsichtlich der Diagnose eines kolorektalen Karzinoms eine hohe Aussagekraft aufwiesen. Mit diesem spezifischen VOC-Muster konnten 32 der 37 Erkrankungsfälle sowie 34 der 41 Kontrollpersonen richtig zugeordnet werden. Daraus ergaben sich für die Methode eine Sensitivität von 86% und eine Spezifität von 83% bei einer prädiktiven Genauigkeit von 85%. Weder das Tumorstadium noch das Geschlecht hatten dabei Einfluss auf das Ergebnis.

In einer zweiten Validierungsphase wurde dieses VOC-Muster an 25 weiteren Probanden prospektiv untersucht. 15 Patienten mit einem kolorektalen Karzinom und 10 Kontrollpersonen wurden blind analysiert. Dabei wurden 19 Probanden richtig zugeordnet, woraus sich eine prädiktive Genauigkeit von 76% errechnete. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass dieser Atemtest sich zu einem wertvollen Screeninginstrument für das kolorektale Karzinom entwickeln kann“, schreiben die Autoren. Ein großer Vorteil sei es, dass die Methode im Vergleich zu invasiven Verfahren leichte zu handhaben und durchzuführen sei. Allerdings befände sich das von ihnen entwickelte Verfahren noch in einer sehr frühen Entwicklungsphase.

Der Einsatz von Hunden ist auf Dauer nicht praktikabel

„Mehrere Studien legen inzwischen nahe, dass Krebspatienten in ihrer Ausatemluft tatsächlich spezifische VOC-Muster aufweisen, einen allgemein akzeptierten wissenschaftlichen Nachweis dafür gibt es aktuell allerdings noch nicht“, kommentierte Prof. Dr.med. Thorsten Walles, Bereichsleiter der Thoraxchirurgie am Universitätsklinikum Würzburg. Walles selbst hat in einer Studie mit speziell ausgebildeten Spürhunden die Existenz von einem oder mehreren Markermolekülen in der Atemluft von Lungenkrebspatienten nachweisen können.

Der Einsatz von Hunden sei allerdings auf Dauer nicht praktikabel, weshalb ein gerätebasierter Test, wie ihn das Team um Altomare nutzt, vorzuziehen sei. „Der Nachweis von VOCs in der Atemluft ist technisch aber noch sehr aufwendig. Zusätzlich ist eine komplexe biometrische Analyse erforderlich, um aus den vielen gemessenen Signalen ein Muster herauszurechnen, dass mit einer Erkrankung in Verbindung gebracht werden kann“, so Walles. Auch ließen sich die guten Ergebnisse einzelner Arbeitsgruppen aufgrund der Komplexität und der Fehleranfälligkeit der Analytik an einem anderen Mess-Standort momentan noch nicht ausreichend zuverlässig reproduzieren.

Ärzte, Chemiker und Biometriker müssten künftig ihre Kompetenzen bündeln, um in entsprechend stratifizierten Patientenkohorten mit den bestmöglichen Analyseverfahren die mit bestimmten Krebserkrankungen assoziierten Marker zu identifizieren, so Walles. Dann sei auch der Einsatz sogenannter elektronischer Nasen denkbar, um die Analyse der Atemluft zu vereinfachen. Ob sich mit einem Atemtest alleine aber ein hochsensitiver und zugleich hochspezifischer Screeningtest entwickeln lasse, sei fraglich. Nach Walles’ Einschätzung könnte die Lösung vielmehr in der Kombination mit anderen, bereits etablierten Nachweisverfahren liegen, die sich hinsichtlich ihrer Aussagekraft gegenseitig ergänzen.

Referenzen

Referenzen

  1. Altomare DF, et al: Br J Surg. 2013 Jan;100(1):144-50
    http://doi.wiley.com/10.1002/bjs.8942

Autoren und Interessenskonflikte

Dr. med. Sylvia Bochum
Es liegen keine Interessenkonflikte vor.

T Walles hat angegeben, keine Interessenkonflikte zu haben.

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