Endo-Mikroskopie: Schnelltest für Polypen

In Deutschland leiden rund 400.000 Menschen an chronischen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa. Oft ist eine Dysfunktion der Darmbarriere mitverantwortlich für die Entwicklung der Erkrankung. Die Darmbarriere schleust Nährstoffe aus dem Darm in die Blutbahn, schirmt diese aber gleichzeitig gegen Krankheitserreger ab. In defektem Zustand verursacht sie daher Bauchschmerzen und blutigen Durchfall. Während die Lebensqualität sinkt, steigt das Krebsrisiko.

Zwar gibt es Linderung, Heilung aber nicht. Erkrankte müssen sich daher einer langwierigen medikamentösen Therapie unterziehen. Ob diese tatsächlich anschlägt, lässt sich mithilfe einfacher Endoskope oft nicht eindeutig klären. Dafür ist die Auflösung zu gering. Endo-Mikroskope dagegen erlauben es, auch kleinste Gewebestrukturen in der Größe von einem Tausendstelmillimeter eindeutig zu erkennen. „Die Endo-Mikroskopie kann daher als ergänzende Kontrolle zu einer normalen Endoskopie durchgeführt werden“, erklärt Dr. Timo Rath, Professor für Molekulare Endoskopie. „Die zusätzliche Untersuchung benötigt ein Kontrastmittel und dauert keine drei Minuten.“

Die Technik basiert auf konfokalen Lasermikroskopen, die durch den Arbeitskanal eines normalen Endoskops geschoben werden. Tief im Darm wird Licht mit einer Wellenlänge von 488 Nanometern auf die Schleimhaut geschickt und anschließend gemessen, welche Wellenlängen reflektiert werden. Die spezielle Optik des Mikroskops sorgt dafür, dass kein Streulicht die Messung verfälscht. Auf diese Weise lassen sich selbst kleinste Löcher in der Darmwand erkennen.

Die zuverlässige Detektion der Löcher ist entscheidend, um zu beurteilen, ob eine Therapie weitergeführt werden sollte. „90 Prozent der Patientinnen und Patienten, die nach dem Ende der Therapie eine intakte Barriere haben, leben auch ein Jahr später noch beschwerdefrei“, sagt Rath. „Bei denen, die zu diesem Zeitpunkt keine intakte Barriere haben, sind es nur 20 bis 30 Prozent.“ Eine Studie an 170 Betroffenen zeige, dass man mithilfe der Endo-Mikroskopie eine wichtige Entscheidungshilfe liefern könne. Die Abschlussergebnisse sollen bald veröffentlicht werden.

Auch bei der Behandlung von Schleimhautgeschwülsten im Darm (Polypen) verspricht die virtuelle Chromo-Endoskopie, Therapie-Entscheidungen zu erleichtern. Polypen gibt es in zwei Varianten: harmlos und Krebsvorstufe. Im ersten Fall gibt es keinen Grund zur Sorge, bei der Krebsvorstufe aber droht der Polyp, zu einem Krebsgeschwür zu mutieren. Das Problem: Optisch waren diese Varianten bislang nicht zuverlässig zu unterscheiden, solange sie mit normalen Endoskopen direkt im Darm begutachtet wurden. Die Betroffenen kamen daher an einer endoskopischen Resektion jedes gefundenen Polypen nicht vorbei. „Insbesondere bei Adenomen ist eine sichere und vollständige Entfernung zwingend erforderlich, während Hyperplasien aufgrund ihrer Gutartigkeit im Darm belassen werden können“, sagt Rath.

Mithilfe der virtuellen Chromo-Endoskopie will Rath die Zahl der unnötigen Eingriffe drastisch senken. Unter Verwendung von optischen Lichtfiltern, einer veränderten Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes und einer digitalen Nachbearbeitung ist damit eine eindeutige Unterscheidung gut- und bösartiger Polypen möglich. Expertinnen und  Experten sprechen auch von optischer Biopsie.

Um die Varianten zu kategorisieren, haben Rath und sein Team zuvor viele Polypen-Erkrankte zunächst mit der virtuellen Chromo-Endoskopie untersucht und ihre Ergebnisse anschließend mit den histologischen Befunden aus der Pathologie abgeglichen. „Aktuell können wir die Variante zu mehr als 90 Prozent richtig vorhersagen“, erklärt Rath. Ziel aber seien mehr als 99 Prozent, um das Risiko für die Betroffenen gegen null abzusenken: „Dafür nutzen wir die Methoden der künstlichen Intelligenz und trainieren unsere Computer aktuell mit zigtausend Bildern.“

Der Aufwand macht in seinen Augen nicht nur medizinisch, sondern auch wirtschaftlich Sinn. Denn rund die Hälfte aller Erwachsenen haben Polypen. „In den USA gibt es Schätzungen“, sagt Rath, „dass man auf diese Weise rund eine Milliarde US-Dollar pro Jahr bei der Behandlung von Polypen-Erkrankten sparen könnte.“

von Frank Grünberg

FAU-Forschungsmagazin friedrich

Dies ist ein Beitrag aus unserem Forschungsmagazin friedrich. Die aktuelle Ausgabe nimmt Sie mit auf eine Entdeckungsreise ins „Verborgene“: Sie schaut auf für unser Auge unsichtbare, oftmals von uns unbemerkte und vor uns versteckte Dinge. Sie wirft aber auch einen Blick dorthin, wo wir gar nicht hinsehen wollen: auf Tabus.

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