Forschung: Neues Laser-Scanning-Mikroskop LSC-Onco macht Krebsoperationen schneller, präziser und sicherer
Laut dem statistische Bundesamt sind im Jahr 2020 in Deutschland 231.271 Menschen an einer Krebserkrankung gestorben. Häufigste Todesursachen unter den Krebserkrankungen waren bei Frauen Brustkrebs (17 Prozent), bei Männern Lungenkrebs (22 Prozent). Nicht zuletzt dank Fortschritten in der Medizinforschung und Krebsfrüherkennung ist die Lebenserwartung Betroffener jedoch angestiegen. Forscher der Fraunhofer-Gesellschaft haben eine Technik entwickelt, die Krebsoperationen präziser, schneller und sicherer macht.
Mit einer Kombination aus Laser-Scanning-Mikroskop (LSC-Mikroskop) und fluoreszierenden Tumormarkern lässt sich bei der Entfernung eines Tumors im Operationssaal sicherer erkennen, ob das vom Krebs befallene Gewebe vollständig und präzise entfernt wurde. Eventuell nach der Operation noch verbliebenen Krebszellen werden mit einer neuartigen Laser-Scanning-Mikroskop-Technik des Fraunhofer MEOS unmittelbar erkannt und können dann restlos entfernt werden.
Hierfür haben die Fraunhofer-Forschenden im Projekt LSC-Onco (Laser Scanning Oncology) eine Kombination aus Laser-Scanning-Mikroskop und fluoreszierenden Tumormarkern entwickelt, mit der die Operateure noch im Operationssaal mithilfe des Mikroskops das herausgeschnittene Tumorgewebe untersuchen können. Der vorher aufgebrachter Fluoreszenz-Marker macht alle eventuell zurückgeblieben Tumorzellen sichtbar. Entwickelt wurde die Technik am Fraunhofer-Zentrum für Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin MEOS. Beteiligt waren zudem Forschende des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden und des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI in Leipzig.
Die Experten des Fraunhofer IPMS haben das bewährte Konzept des LSC-Mikroskops für das Projekt LSC-Onco weiterentwickelt. Die neue Technik nutzt einen Mikroscanner-Spiegel in MEMS-Technik (Mikro-Elektronisch-Mechanische Systeme). Der winzige Spiegel schwingt im Mikroskop mehrere tausend Mal pro Sekunde und lenkt ein blaues Laserlicht (Wellenlänge: 488 Nanometer) Punkt für Punkt über das gesamte Bildfeld. Das vom Gewebe abgestrahlte Fluoreszenz-Licht lenkt der Microspiegel auf einen hochempfindlichen Fotodetektor, aus dessen Signal ein zweidimensionales Bild konstruiert wird. Bei gesunden Zellen bleibt der jeweilige Bildbereich schwarz. Trifft der blaue Laser dagegen auf Krebszellen, beginnt der Tumormarker grün zu fluoreszieren.
Damit können laut den Fraunhofer-Experten auch Bilder in unterschiedlichen Ebenen aufgenommen und Tumorzellen sichtbar gemacht werden, die unter der Oberfläche sitzen. Die für die neue LSC-Mikroskop-Technik notwendige fluoreszierende Tumormarker-Flüssigkeit haben Mitarbeitende des Fraunhofer IZI für Gehirn- und Haut-Tumore entwickelt. Derzeit werde untersucht, ob auch andere Tumorarten darauf reagieren. Mit LSC-Onco lasse sich während der Operation genau bestimmen, wo das gesunde Gewebe anfängt, so das Fraunhofer MEOS. Das Warten auf Laborergebnisse zu Gewebeproben entfalle.
Ein Demonstrator von LSC-Onco wird auf der Laser World of Photonics (26. bis 29. April 2022) in München am Fraunhofer-Stand #239 in Halle B4 vorgestellt.
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