Atemluft-Test soll Magenkarzinome „riechen“ – und könnte als Screening taugen

Andrea Wille

Interessenkonflikte

13. Mai 2015

Prof. Dr. Helga Schmetzer

Mit einem einfachen Atemtest wollen Forscher aus Israel Magenkarzinome aufspüren. Die Ergebnisse einer Studie, die den auf Nanotechnologie basierenden Test zum ersten Mal an Patienten untersucht hat, sind in der Fachzeitschrift Gut veröffentlicht [1]. Dr. Oliver Pech, Chefarzt an der Klinik für Gastroenterologie und interventionelle Endoskopie am Krankenhaus Barmherzige Brüder Regensburg, bewertet den Test positiv: „Die Testmethode mit den Nano-Arrays scheint eine hohe diagnostische Ausbeute zu haben und mit einer hohen Genauigkeit Patienten mit Magenkarzinom zu identifizieren.“

Die Testmethode mit den Nano-Arrays scheint eine hohe diagnostische Ausbeute zu haben und mit einer hohen Genauigkeit Patienten mit Magenkarzinom zu identifizieren. Dr. Oliver Pech

Magenkarzinome werden meist erst sehr spät diagnostiziert, wenn sie lokal schon fortgeschritten sind. Das liegt Prof. Dr. Helga Schmetzer von der LMU München zufolge daran, dass Magenkarzinome häufig zunächst asymptomatisch oder mit unspezifischen Symptomen verlaufen können. Umso wichtiger sei die Früherkennung. Schmetzer ist Studienleiterin eines Forschungsprojekts, das prüfen soll, inwiefern speziell ausgebildete Hunde sowie ‚elektronische Nasen’, spezielle Messgeräte für Atemluftbestandteile, Atemproben von gesunden Probanden von Atemproben von Patienten mit Lungenkrebs unterscheiden können.

Bislang gibt es nur in Japan und Korea ein landesweites Screening für Magenkarzinome, das auf Röntgenuntersuchungen und Endoskopie basiert. In diesen Ländern sind die Erkrankungszahlen höher, so dass sich ein aufwändigeres Screening lohnt. Nun haben auf der Suche nach einer kostengünstigeren Alternative die israelischen Forscher um Prof. Dr. Hossam Haik von der Technion, der technischen Universität in Haifa, einen Nano-Array entwickelt, der auf bestimmte flüchtige organische Verbindungen (VOC) reagiert. Diese sind in der Atemluft zu finden.

Sensor aus Gold-Nanopartikel und Liganden

Ziel ist es, die VOC aufzuspüren, die bei Magenkarzinomen und ihren Vorstufen entstehen und über den Atem ausgestoßen werden. Das Gerät besteht aus Sensoren mit Gold-Nanopartikeln und organischen Stoffen, die als Liganden dienen. Werden VOC vom Liganden gebunden, entstehen vermittelt über die Gold-Nanopartikel Stromimpulse, die in ein Signal überführt werden.

In der Studie wurden von 484 Patienten der Universitätsklinik Riga, Lettland, jeweils 2 Atemproben genommen. Die Patienten hatten 12 Stunden nichts gegessen und 3 Stunden vor der Untersuchung nicht geraucht.

„Hossam Haik verfügt über eine sehr gute Expertise in der Atemdiagnose. Und die Patientenzahlen sind bereits größer als in vorangegangen Studien. Meines Erachtens braucht es dennoch deutlich mehr Daten, am besten im vierstelligen Bereich, damit das Atemtestgerät den gemeinsamen Nenner der Stoffe in der Atemluft von Tumorpatienten ausfindig machen kann“, kommentiert Prof. Dr. Andreas Rembert Koczulla, Pneumologe am Universitätsklinikum Marburg. Er forscht an „elektronischen Nasen“, die für Lungenkrankheiten typische Stoffe aus der Atemluft aufspüren.

Bei den Patienten der aktuellen Studie wurden Endoskopien mit Biopsien durchgeführt. Auch der Helicobater pylori-Status wurde bestimmt. Bei 99 Patienten wurde ein Magenkarzinom diagnostiziert, bei den übrigen peptische Ulzera oder Metaplasien, die nach dem OLGIM-Schema (Operative Link for Gastric Intestinal Metaplasia) hinsichtlich ihres Stadiums einer präkanzerösen Läsion eingeordnet wurden.

Acht Stoffe im Atem spezifisch für Magenkarzinome

Das Problem ist häufig, dass die Atemgasanalyse in den Studien gut klappt, aber … bei Gastroenterologen sind die Erfolgsraten dann deutlich schlechter. Prof. Dr. Andreas Rembert Koczulla

Die erste Atemprobe wurde mittels Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (GSMS) analysiert. Die GSMS kann die verschiedenen VOC messen, eignet sich aufgrund der hohen Kosten in der Durchführung jedoch nicht für ein Screening-Verfahren. Insgesamt wurden 30 VOC identifiziert. 8 VOC kamen in der Gruppe der Patienten mit Magenkarzinom signifikant häufiger vor als bei den Patienten mit präkanzerösen Läsionen.

Dieses Muster wurde auf den Nano-Array übertragen, der anschließend in der Lage war, Patienten mit Magenkarzinom von Patienten mit präkanzerösen Läsionen zu unterschieden. Die Sensitivität lag bei 73%, die Spezifität bei 98% und die Akkuratheit bei 92%.

„Das Problem ist häufig, dass die Atemgasanalyse in den Studien gut klappt, aber bei der Anwendung in der Notaufnahme oder bei Gastroenterologen sind die Erfolgsraten dann deutlich schlechter. In der Praxis kommen Störfaktoren dazu, die schlecht kontrollierbar sind. So beeinflusst der Hormonzyklus der Frau die Stoffe, die im Atem zu finden sind“, erläutert Koczulla.

Mehr Daten nötig, um Störvariablen auszuschließen

Schmetzer zufolge müssen zunächst die offenen Fragen beantwortet werden: „Ist der Atemtest spezifisch für Magenkarzinome oder zeigt er auch andere Karzinome an? Welche Störgrößen gibt es? Zeigt er beispielsweise auch Infekte durch Helicobacter, dem häufig mit Magenkrebs assoziierten Bakterium, oder ‚Begleiterscheinungen’ bei anderen Infekten, zum Beispiel Infekte der Atemwege oder des Verdauungstraktes? Welche Rolle spielen Komorbiditäten, Essgewohnheiten, der Konsum von Genussmitteln? Wie hoch ist das Auflösungsvermögen des Messsystems, also welche Größe eines Tumors kann gerade noch erkannt werden?“

Da der Atemtest nicht invasiv ist, wird er von den Patienten eher akzeptiert und ist eventuell auch kostengünstiger und häufiger durchführbar als die Endoskopie. Prof. Dr. Helga Schmetzer

Laut Studienautoren waren zumindest das Alter, H. pylori, Alkoholgenuss und bestimmte Medikamente keine Stör-Variablen. Dies könne der Chip durch kreuzreaktive Sensoren bewerkstelligen, die auf ein Muster reagieren und nicht auf einzelne spezifische VOC-Marker.

„Da der Atemtest nicht invasiv ist, wird er von den Patienten eher akzeptiert und ist eventuell auch kostengünstiger und häufiger durchführbar als die Endoskopie. Allerdings hat die Endoskopie die Einschränkung oder den Vorteil, dass sie sich nur den Magen-Darmtrakt anschaut, der Atemtest spricht vielleicht auch auf andere Erkrankungen an, so dass es häufiger zu falsch-positiven Ergebnisse kommen könnte“, resümiert Schmetzer.

Eine größere Studie ist bereits gestartet, die tausende Patienten aufnehmen und in verschiedenen Zentren in Europa durchgeführt werden soll. Dann wird sich deutlicher zeigen, inwiefern Störfaktoren eine Rolle spielen und wie genau die Nano-Array-Analyse das typische Muster für Magenkarzinome erkennt.

Ziel ist es außerdem, auch die präkanzerösen Läsionen mittels Nano-Array zu identifizieren und zu differenzieren. „Der Test hat, sollten sich die Daten der Publikation in der großen europäischen Multicenterstudie bestätigen, das Potenzial, als Screening-Test eingesetzt zu werden und sogar Patienten mit erhöhtem Karzinomrisiko, also mit intestinaler Metaplasie, zu identifizieren”, meint  Pech.

REFERENZEN:

1. Amal H, et al: Gut (online) 13. April 2015

Kommentar

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