Mensch im Labor

Quantentechnik soll Krebsdiagnostik verbessern

Partner aus Industrie und Forschung wollen mit einer neuartigen Mikroskopie-Technik die Diagnostik von Krebs und anderen Krankheiten optimieren. Das Verbundprojekt QEED erhält dafür eine zweistellige Millionenförderung. ECRC-Forscher Hendrik Bartolomaeus ist Teil des Konsortiums.
Unsere Projektpartner konnten zeigen, dass sich Krebszellen damit zuverlässig identifizieren lassen und sogar bestimmte molekulare Subtypen erkennbar sind.
Hendrik Bartolomaeus
Hendrik Bartolomaeus Wissenschaftler in der AG Wilck

Eine frühe und umfassende Diagnostik ist der Schlüssel zum Erfolg, um die meisten Krebserkrankungen behandeln zu können. Dafür müssen Ärztinnen und Ärzte die Möglichkeit haben, das Gewebe von Patient*innen schnell und zuverlässig zu analysieren. Im Klinikalltag vergeht jedoch wertvolle Zeit, um die Proben aufzubereiten, Zellen anzufärben oder molekulare Diagnostik durchzuführen.

Um Krebs mit dem Mikroskop zu finden, könnte die mittlere Infrarotstrahlung (MIR) eine Alternative sein. „Unsere Projektpartner konnten zeigen, dass sich Krebszellen damit zuverlässig identifizieren lassen und sogar bestimmte molekulare Subtypen erkennbar sind“, sagt Dr. Hendrik Bartolomaeus, Wissenschaftler am Experimental and Clinical Research Center (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung des Max Delbrück Centers und der Charité – Universitätsmedizin Berlin. Um eine solche Technik zu entwickeln, haben sich Bartolomaeus und weitere Forschende aus Forschung und Industrie, etwa der Humboldt Universität zu Berlin und der Universität Bochum, zu einem Konsortium zusammengeschlossen. Das Projekt „Quantum Enhanced Early Diagnostics“ (QEED) läuft fünf Jahre und erhält vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) insgesamt eine Förderung von 11,9 Millionen Euro.

Schnelle Diagnostik durch kürzere Messzeiten

Dr. Hendrik Bartolomaeus und andere Forschende arbeiten an einer neuartigen QEED-Mikroskopie für eine quantenbasierte Krebs-Frühdiagnostik.

Eine neuartige Quantensensor-Technologie soll die Technik nun fit für den Klinikalltag machen. Dazu nutzen die Forschenden eine neuartige, spektral aufgelöste Bildgebungstechnik auf Basis der Quantenverschränkung: Quantenverschränkte Lichtteilchen sind auf besondere Weise miteinander verbunden. Wird eines der Lichtteilchen vom untersuchten Objekt reflektiert, gibt auch das verschränkte Lichtteilchen Preis, wie dieses Objekt aussieht, ohne selbst reflektiert worden zu sein. Im Vergleich zu nicht quantenbasierten Messungen, die mehrere Stunden dauern können, sollen sich die Messzeiten bei dieser Methode erheblich verkürzen – zum Beispiel für ein 10-Megapixel-Bild auf nur zwei Minuten. Zudem muss das Gewebe nicht mehr angefärbt werden, was gerade bei hohem Probendurchsatz in der Klinik die Diagnostik zusätzlich beschleunigen wird.

„Der Charme der neuen Methode liegt darin, dass wir dabei sowohl auf eine Infrarotlichtquelle als auch einen Sensor im mittleren Infrarotbereich verzichten können. Die Messung funktioniert allein mittels einer ultrahellen Photonenpaarquelle, welche quantenverschränkte Photonen erzeugt“, sagt Bartolomaeus. Am ECRC will der Wissenschaftler konkret untersuchen, ob und wie er QEED in der translationalen Forschung, zum Beispiel bei Tieren, einsetzen kann. Ob sich die neue Diagnostik auch für Herz-Kreislauf-, Nieren- oder andere Erkrankungen eignet, wollen die Forschenden in den nächsten fünf Jahren herausfinden.

Weiterführende Informationen

BMBF-Verbundprojekt QUEED