Verwendung von Femtosekunden Pump-Probe Mikroskopie zur Früherkennung von metastatischem Melanom

• Antragsteller: Dr. David Grass
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450198538

Malignes Melanom stammt von Melanozyten und ist wegen seines hohen metastatischen Potenzials bei weitem der gefährlichste Hautkrebs. In den USA werden für das Jahr 2019 um 100,000 Neuerkrankungen und über 7,000 Todesfälle durch Melanom prognostiziert. Diese Zahlen sind ähnlich in den meisten westlichen Ländern; in Deutschland gibt es zum Beispiel 21,000 Neuerkrankungen und 3,000 Todesfälle jährlich. Primärtumore von Melanomen werden in Stadien von 0 bis IV eingeteilt. Tumore bis zum Stadium II sind ohne erkennbare Metastasen und werden nach Exzision meist nicht weiterbehandelt. Dennoch sterben mehr Patienten nach einer Stadium I Diagnose als nach Stadium IV, weil der aktuelle Diagnosestandard (histopathologische Untersuchung, ggf. Lymphknotenbiopsie) nicht geeignet ist, um das metastatische Potenzial zu beurteilen. Vor 10 Jahren wäre diese Beurteilung wenig nützlich gewesen, weil es keine effektive Therapiemöglichkeiten gab. Seitdem gib es große Fortschritte in adjuvante Therapien, sie sind allerdings nur für Patienten mit Metastasen (Stadium III-IV) zugelassen. Toxizität, Nebenwirkungen und Resistenzentwicklungen schränken eine breitere Anwendung von adjuvanten Therapien ein. Für Tumore mit niedrigem Stadium und hohem metastatischem Risiko könnte deren Wirkung wesentlich effektiver sein, wenn man einen zuverlässigen Biomarker für solche Tumore finden könnte. Wir schlagen vor, Primärtumore mit optischer Femtosekunden Pump-Probe Mikroskopie zu untersuchen, um Melanome mit hohem metastatischem Risiko zu identifizieren. Analyseergebnisse der molekulare Anregungs- und Schwingungsdynamik des tumorintrinsischen Farbstoff Melanin liefern einen aussagekräftigen Biomarker. Nach ersten Untersuchungen von Prof. Warrens Gruppe (Duke University) ändern sich die charakteristischen Pump-Probe Eigenschaften von Melanin mit steigendem metastatischem Potenzial. Wir verfolgen das Ziel, Pump-Probe Mikroskopie von Melanomen für die klinische Anwendung weiterzuentwickeln. Zuerst werden wir unser Verständniss der spektroskopischen Eigenschaften von Melanin erweitern und Analysetechniken für Pump-Probe Bilder zwecks Evaluierung des metastatischen Potenzials erarbeiten. Wir werden ein kompaktes und benutzerfreundliches Pump-Probe Mikroskop entwickeln, dass im klinischen Alltag von Pathologen bedient werden kann. Als letzter Schritt werden wir um 200 archivierte Melanombiopsien (vom Duke Medical Center) analysieren um unsere Methode zu Evaluieren. Diese Technologie kann Pathologen bei der Diagnose des metastatischen Potenzials von Melanomen unterstützen und dadurch direkt die Prognose und Behandlung von Patienten verbessern. Pump-Probe Mikroskopie kann eine selektivere Anwendung von Lymphknotenbiopsie ermöglichen und dadurch unnötige operative Eingriffe verhindern. Sie kann ebenfalls einen aussagekräftigen Biomarker bereitstellen, der entscheiden kann, welche Melanome mit niedrigem Stadium und mit hohem metastatischem Risiko von adjuvanter Therapie profitieren würden.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Warren S. Warren, Ph.D.