In der Krebsforschung passiert viel: Wissenschaftler entwickeln und testen ständig neue Medikamente oder Verfahren für Diagnose und Behandlung. Bevor diese an Menschen getestet werden, führen die Forscher viele Experimente durch, zum Beispiel an Zellen oder Tieren, oder mit komplizierten Modellen oder Apparaten. Doch manchmal nutzen Wissenschaftler auch einfache Alltagsgegenstände für ihre Experimente. Ein aktuelles Beispiel: Forscher in den USA haben das Wachstum von Tumoren in ganz normalen Einwegwindeln simuliert. Denn: Mit Wasser vollgesogenes Windelmaterial sieht auf Computertomographiebildern fast genauso aus wie ein Tumor. Gibt man mehr Wasser dazu, so "wächst" der Tumor. Die Wissenschaftler nutzten diese "Windeltumore" zum Vergleich verschiedener Methoden zur Messung der Tumorgröße
Warum ist die Messung der Tumorgröße wichtig?
Wie schnell wächst der Tumor? Oder verkleinert er sich durch die Behandlung? Für Krebspatienten und Ärzte ist es sehr wichtig, das Wachstum eines Tumors möglichst genau zu verfolgen. Denn: Wie schnell ein Tumor wächst oder schrumpft zeigt, ob und wie gut eine Behandlung funktioniert. In der Krebsmedizin setzt man häufig die Computertomographie (CT) ein, um den Verdacht auf eine Tumorerkrankung abzuklären und um die Tumorgröße im Verlauf der Behandlung zu beobachten. Auf den CT-Bildern wird mit Hilfe verschiedener Methoden gemessen, wie groß ein Tumor ist.
Warum kann die Bestimmung der Tumorgröße auf CT-Bildern manchmal schwierig sein?
Damit die Größe möglichst genau bestimmt werden kann, müssen Fachleute auch die Form des Tumors bei der Berechnung berücksichtigen. Doch das ist oft nicht so einfach: Viele Tumore haben eine sehr unregelmäßige Form. Manche haben eine eher glatte Oberfläche. Andere Tumore - beispielsweise beim kleinzelligen Lungenkrebs - haben ausgefranste, zackige Ränder. Um die Tumorgröße in Zukunft noch genauer messen zu können, sind Forscher weiterhin auf der Suche nach geeigneten Modellen und möglichst genauen Methoden für die Größenbestimmung unterschiedlicher Tumorformen.
Was für Modelle verwenden Forscher bei ihren Experimenten?
Neue Verfahren werden nicht direkt an Patienten ausprobiert. Wissenschaftler testen Methoden in der Computertomographie meist zuerst an extra hergestellten Modellen, sogenannten Phantomen. Diese werden heutzutage häufig mit einem 3D Drucker hergestellt. Aber Tumor-Phantome haben auch Nachteile: Die Form ist zu regelmäßig und ihre Ränder sind zu glatt. Diese Modelle sind daher nicht gut geeignet, um Methoden zur Bestimmung der Größe von unregelmäßig geformten Tumoren zu testen.
Windeln als Modell für Tumorwachstum?
Ein US-amerikanisches Forschungsteam hat nun einen ganz einfachen Weg gefunden, unregelmäßig geformte Tumormodelle herzustellen: Sie simulierten das Wachstum von Tumoren mit Hilfe von Einweg-Windeln. Denn: Vollgesaugtes Windelmaterial sieht auf den Bildern eines Computertomogramms fast genauso aus wie ein unregelmäßig geformter, fransiger Tumor (siehe Bild). Die Forscher spritzten schrittweise Wasser in die Windeln und ließen so die "Tumore" auf ganz einfache Weise wachsen. Dieses Wachstum machten sie durch CT-Bilder der Windeln sichtbar. Im Anschluss nutzten sie die Bilder, um verschiedene Methoden zur Berechnung der Tumorgröße zu vergleichen.
Verwenden Forscher oft Alltagsgegenstände für ihre Experimente?
Windeln sind nicht das einzige Beispiel für die Verwendung von Alltagsgegenständen in der Forschung. Unter anderem ist Obst in der Magnetresonanztomographie (MRT) sehr beliebt (siehe Bild): Aufgrund des hohen Wasseranteils verhält sich frisches Obst im MRT ähnlich wie der menschliche Körper. Daher eignet es sich gut für anschauliche Bilder und für Testverfahren.
Auch einige historisch berühmte Entdeckungen wurden unter Verwendung einfachster Hilfsmittel gemacht. Ein Beispiel: James Watson, einer der Entdecker der Struktur der Erbinformation, testete mögliche Positionen der einzelnen Bausteine zunächst mit Modellen aus ganz normaler Pappe. Dabei gelang ihm die entscheidende Beobachtung, die ihm anschließend die Lösung der Struktur ermöglichte.
Zum Weiterlesen für Interessierte und Fachkreise
Die Pressemitteilung (in englischer Sprache) zur Veröffentlichung kann beim National Institute of Standards and Technology unter www.nist.gov/news-events/news/2017/11/how-disposable-diapers-can-improve-measurements-tumor-growth angesehen werden.
Die Originalveröffentlichung Levine ZH, Chen-Mayer HH, Peskin AP, Pintar AL (2017) Comparison of One-Dimensional and Volumetric Computed Tomography Measurements of Injected-Water Phantoms. J Res Natl Inst Stan 122:36. https://doi.org/10.6028/jres.122.036 (in englischer Sprache) können Interessierte unter http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/122/jres.122.036.pdf herunterladen.
Zahlreiche Veröffentlichungen im Internet berichten über die Entdeckung der Struktur der Erbinformation, beispielsweise unter www.ruhr-uni-bochum.de/genetik/Unterlagen/DIE%20ZEIT%20-%20Clowns%20im%20Labor.pdf oder www.tagesspiegel.de/kultur/geschichte-eines-aufstiegs/394114.html.
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Wie funktioniert eine Computertomographie? Wann wird sie eingesetzt? Was kann man auf CT-Bildern sehen und was nicht? Mit diesen und weitere Fragen beschäftigt sich der Text "Computertomographie: Körperbilder Schicht um Schicht".
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