Optimiertes Hautkrebs-Screening

Neue Melanom-Laserdiagnostik auf dem Weg in die Klinik

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Aus: TSBmedici-Newsletter Dezember 2002

Das Maligne Melanom ist einer der bösartigsten Tumore
Das maligne Melanom (MM) ist einer der häufigsten und bösartigsten Tumore überhaupt. Die frühzeitige Absiedlung von Metastasen kann innerhalb weniger Monate zum Tod führen. Deshalb ist die Früherkennung von essentieller Bedeutung für das persönliche Schicksal des Patienten und auch für die Vermeidung immenser Behandlungskosten, die durch eine Depression im Gesundheitswesen letztlich auch volkswirtschaftliche Konsequenzen fordern.
Auch wenn die Früherkennung des MM, z.B.im Rahmen von Hautkrebs-Screening-Aktionen, zunächst Kosten verursacht, sind diese Kosten gering im Vergleich zu den Behandlungs- und Folgekosten von Patienten mit fortgeschrittenem MM.

Bislang mangelt es an einer nicht-invasiven, sofort verfügbaren und sicheren Diagnostik, die auch für ein Screening geeignet ist. Einige nicht-invasive Diagnostik-Methoden werden z.Zt. untersucht: Auflicht-oder Epilumineszenzmikroskopie, Laser Doppler Perfusions Imaging, Sonographische Methoden, optische Kohärenztomographie, Kernspin (NMR)-Mikroskopie. Zu all diesen Verfahren liegen derzeit noch keine abschließenden Erkenntnisse über ihre Tauglichkeit (d.h.Selektivität und Sicherheit) zur MM-Diagnostik vor.

Infrarot-Femtosekundenlaser kann entartetes Melanin spezifisch erkennen

Das Hautpigment Melanin spielt eine zentrale Rolle bei der Entstehung von MM. Deshalb liegt es nahe, den diagnostischen Blick auf diese Produkte der Melanomzellen zu richten. In Gemeinschaft von Physikern (Laserspektroskopikern am Max-Born-Institut Berlin) und Medizinern (Dermatologen der Ruhr-Universität Bochum) wurde in den letzten zwei Jahren ein völlig neues Konzept verfolgt -die Zweiphotonen-angeregte Fluoreszenz des Melanins, induziert durch einen Femtosekundenlaser (Impulse im Wellenlängenbereich bei 800 nm und mit einer Dauer von 10 -13 s). Zum Vergleich: In einer Sekunde umrundet ein ausgesandtes Lichtsignal ca. sieben Mal die Erde, in einer Femtosekunde (fs=10 -15 s) durchquert dasselbe Signal nur den Bruchteil einer Haaresbreite. Dieser Laser ist in der Lage, die Fluoreszenz des Melanins in einer stufenweisen Zwei-Photonen-Absorption spezifisch anzuregen und damit Ansammlungen dieses Pigments in der Haut nachzuweisen. Andere Pigmente oder Fluorophore der Haut werden unter den gleichen Anregungsbedingungen nicht nachgewiesen und führen dadurch nicht zu Störeffekten.

Es konnte gezeigt werden, dass mittels der stufenweisen Zwei-Photonen-Anregung der Fluoreszenz des Hautmelanins bösartige Veränderungen in pigmentierten Hauttumoren sehr spezifisch nachgewiesen werden können).
Die Differenzierung zwischen gesundem, pigmentiertem Hautgewebe und beginnender maligner Entartung zum schwarzen Hautkrebs (MM) kann mit dieser Methodik allein durch objektive Kriterien vollzogen werden und wäre somit prinzipiell auch vom Arzt unabhängig durchführbar. Das bedeutet gleichzeitig, dass das Verfahren unabhängig von ärztlichem Personal in öffentlich zugänglichen Hautkrebs-Screening-Zentren automatisiert angewendet werden könnte.

Kostensenkung im Gesundheitswesen durch optimiertes Hautkrebs-Screening
Die Anzahl der MM hat in den letzten Jahren weltweit stark zugenommen, die Inzidenz wird mit ungefähr 15 Erkrankungen pro 100.000 Einwohner angegeben. Durch verbesserte Präventionsmaßnahmen, insbesondere Hautkrebs-Screenings, hat sich dabei die Zahl der erfassten MM in frühen Stadien (I und II) erhöht. Mit hochsensiblen nicht-invasiven Screening-Methoden können diagnostische Eingriffe eingespart werden. Eine Optimierung solcher Screening-Aktionen, z.B. durch flächendeckende Screenings mit dem Femtosekundenlaser, würde die Anzahl gefundener früher Melanomstadien deutlich ansteigen lassen, insbesondere im Verhältnis zu den Spätstadien des MM.

Die immensen Kosten, die bei Patienten mit fortgeschrittenen MM entstehen, verdeutlicht ein Beispiel aus den USA. In einer statistischen Auswertung wurden die direkten Kosten für die Behandlung von MM im Stadium I und II mit den Therapiekosten der fortgeschrittenen Stadien III und IV verglichen.
Die direkten Behandlungskosten für das Jahr 1997 wurden auf insgesamt 563 Millionen $ geschätzt, wobei fast 90 %der Kosten durch die therapeutischen Maßnahmen bei den fortgeschrittenen Stadien III und IV verursacht wurden, obwohl diese Patientengruppe nur etwa 20 % der gesamten Patientenanzahl ausmachte.

Von der Grundlagenforschung in die Praxis -TSB fördert Entwicklung eines Diagnosegeräts
Der Nachweis der spezifischen Fluoreszenzanregung des Melanins in einem DFG-Vorhaben durch die Arbeitsgruppen am Adlershofer Max-Born-Institut und der Ruhr-Universität Bochum war ein Meilenstein und gleichzeitig der erste, grundlegende Schritt auf dem Weg zu einer routinemäßigen Anwendung eines entsprechenden, für die medizinische Praxis geeigneten Diagnostik-Gerätes.

Für diesen Zweck bedarf es u.a. modernster Technologien für die praktikable Erzeugung der Fluoreszenz des malignen Melanoms. Hierzu werden höchst leistungsfähige und zuverlässige, gleichzeitig aber kleine und leicht handhabbare Lasersysteme benötigt Zur maximalen Ausschöpfung des Informationsgehaltes des Melanom-Fluoreszenssignals bedarf es zusätzlicheiner hoch empfindlichen Detektionstechnik.

Dem komplexen Ziel der Integration dieser Funktionen in einem handlichen und in der alltäglichen medizinischen Praxis einsetzbaren diagnostischen Gerät haben sich die beiden Berliner mittelständischen Unternehmen LTB Lasertechnik Berlin und Becker & Hickl verschrieben. Gemeinsam mit den Berliner und Bochumer Forschern arbeiten sie in einem Verbundprojekt an der "Entwicklung und Erprobung eines mobilen Femtosekunden-Zweiphotonen-Fluorometers zur Frühdiagnose von schwarzem Hautkrebs ".

Im Projekt ist eine erste Phase erfolgreich abgeschlossen worden. Dabei stand die Frage der Realisierbarkeit einer Klinik-geeigneten, mobilen Geräteversion für das neue Diagnostikverfahren im Mittelpunkt. Ferner wurde eine Verfahrenserweiterung der doppelten Diagnosesicherheit auf den Patentweg gebracht.

In der zweiten Projektphase wurde die Projektführung von der Grundlagenforschung (Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie; Dr.D.Leupold) an die markterfahrene LTB Lasertechnik Berlin (Dr.M.Scholz) übergeben. Nach der Lösung von vorhersehbaren Problemen und der Überwindung von unerwarteten Schwierigkeiten steht das Projektteam nun kurz vor dem Abschluss des nächsten Meilensteins: Ein fertiges Demonstrationsgerät.
Der erforderliche weitere Projektablauf mit fundierter klinischer Testung und paralleler Geräteoptimierung ist klar konzipiert. Das hierzu notwendige positive Ethikkommissions-Votum für die Erprobung des Demonstrationsgerätes liegt vor.

DieTSBTechnologiestiftung Innovationszentrum Berlin sieht in diesem Verbundprojekt ein für die Entwicklung des Hochtechnologiestandortes Berlin beispielhaftes Zusammengehen von Forschung und Unternehmen in optischer Technologie und Medizintechnik. Daher stellte die TSB im Sommer 2000 Fördermittel als Anschubfinanzierung für den Weg dieses Hautkrebs-Früherkennungsverfahren aus der Grundlagenforschung in die Anwendung, d.h.in die Praxis des Hautarztes, bereit.

Für die nächste Phase des Projekts, die klinische Erprobung bis hin zur Erstellung von Vorserienmodellen zur Durchführung von europaweiten medizinischen Untersuchungen, werden noch Fördermittel und Investoren benötigt.

Weitere Informationen:
Dr.Matthias Scholz
Geschäftsführer LTB Lasertechnik Berlin GmbH
Rudower Chaussee 29, 12489 Berlin
Tel.:030 /6392 6190, sales@ltb-berlin.de- www.ltb-berlin.de

TSB Technologiestiftung Innovationszentrum Berlin
Dr.Dieter Müller
Fasanenstr.85, 10623 Berlin
Tel.:030 /31010-713, email:mueller@technologiestiftung-berlin.de

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