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H2020

BiominAB-3D — Ergebnis in Kürze

Project ID: 707905
Gefördert unter: H2020-EU.1.3.2.
Land: Italien
Bereich: Gesundheit, Grundlagenforschung

Was Asbest auf atomarer Ebene krebserregend macht

Neue Forschung hat zur Entschlüsselung der Beschaffenheit von Asbestkörperchen geführt, die sich in der Lunge bilden und zu Mesotheliom-Krebserkrankungen führen können.
Was Asbest auf atomarer Ebene krebserregend macht
Beim Einatmen löst Asbest eine Ereigniskette aus, die zu einem Mesotheliom, aggressivem Lungenkrebs, sowie weiteren Lungenerkrankungen führen kann. Wenn sich Asbest längere Zeit in der Lunge befindet, bilden die Asbestfasern eine Eisenschicht und werden als Asbestkörperchen bezeichnet. Diese sollen zu der toxischen Zellreaktion beitragen, auch wenn noch unklar ist, was genau der auslösende Faktor hierbei ist.

Im Rahmen des mit einem EU-finanzierten Marie-Skłodowska-Curie-Stipendium verbundenen Projekts BiominAB-3D wurden modernste Mikroskopie- und Synchrotronstrahlungsverfahren eingesetzt, um die Beschaffenheit der Asbestkörperchen zu entschlüsseln. „Zum Erreichen dieses Ziels wurden detaillierte strukturelle, morphologische, chemische und spektroskopische Analysen durchgeführt, bei denen fortschrittliche, auf Synchrotronstrahlung basierende Röntgenmikrosondenverfahren mit Elektronenmikroskopien kombiniert wurden“, erklärt Projektforscher Dr. Fabrizio Bardelli.

Ein schrittweiser Ansatz zur Analyse von Asbestkörperchen

Jedes Untersuchungsverfahren war einem Aspekt der Zusammensetzung von Asbestkörperchen gewidmet, da diese die Grenzfläche zwischen dem Gewebe und den fremden Fasern sind. Eine Röntgentomographie gab Aufschluss über die externe und interne 3D-Morphologie und eine Röntgenfluoreszenz enthüllte die vorhandenen Elemente. Im Hinblick auf die chemische Form von Eisen (Fe), die für die Progression von Krebs als wesentlicher Faktor gilt, wandten die Forscher eine Röntgenabsorptionsspektroskopie an. Die Struktur der Asbestfasern wurde mithilfe einer Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) enthüllt.

Die Ergebnisse geben Aufschluss über das Mesotheliompotenzial

„Die Synchrotronstrahlungsexperimente waren vollständig erfolgreich“, berichtet Dr. Bardelli. Die Ergebnisse gaben Aufschluss über die chemische Form und Menge des in den Asbestkörperchen enthaltenen Eisens. „Die Präsenz und Verteilung kleiner Elemente, von Silikon bis Barium, wurde ebenfalls enthüllt“, erläutert Dr. Bardelli.

Eine Computertomographie legte den Standort und die räumliche Dichte der Asbestkörperchen im Lungengewebe wie auch deren Morphologie mit nie dagewesener Detailgenauigkeit offen. Durch Kombination der Informationen von verschiedenen Verfahren war es möglich, die Massendichte der Asbestkörperchen zu berechnen – Informationen, die Aufschluss über deren chemischen Zusammensetzung geben könnten.

Herausforderungen, Lösungen und der anhaltende Kampf gegen das Mesotheliom

Für jedes Untersuchungsverfahren musste eine spezifische Probenaufbereitung entwickelt werden. Nanotomographie-Experimente erforderten das Schneiden von Gewebefragmenten mit sehr geringer Größe (1/10 mm), die mindestens ein Asbestkörperchen enthielten. „Dies war nur unter Verwendung eines Lasermikrodissektors möglich, was die Zusammenarbeit mit Pathologen erforderte, die Lasermikrodissektion nutzen, um Tumor- von gesundem Gewebe zu trennen“, erklärt Dr. Bardelli. „Dies führte auch zu einer erfolgreichen Zusammenarbeit in Verbindung zu anderen Gesundheitsproblemen“, merkt Dr. Bardelli an.

Die beobachtete Silikonverteilung legte nahe, dass sich sogar Krokydolitfasern, der Asbest mit der höchsten Bioresistenz, nach längerer Zeit in den Lungen aufzulösen beginnt. Dies ist interessant, da Faserbestandteile möglicherweise in das umliegende Gewebe migrieren und eine Rolle bei Asbesterkrankungen spielen. Die Bestätigung mithilfe einer TEM sowie ein Zusammensetzungs- und Wachstumsmodell für die Asbestkörperchen sind erforderlich. „Diese Arbeit wird in den kommenden Monaten durchgeführt und es sind weitere Publikationen anvisiert“, sagt Dr. Bardelli.

Asbest ist nach wie vor weltweit eine große Gesundheitsbedrohung. Obgleich die Verwendung von Asbest in allen europäischen Ländern verboten ist, ist Asbest immer noch in Kanada, Russland, Brasilien, China, Indien und weiteren asiatischen Ländern zugelassen. Dr. Bardelli fasst zusammen: „Die lange Latenzzeit von der Exposition bis zur Entwicklung von Erkrankungen, die bis zu 50 Jahre betragen kann, bedeutet, dass die Mortalität in den meisten Ländern in den nächsten Jahren voraussichtlich ihre Spitze erreichen wird, sodass es wichtig ist, das Gefahrenbewusstsein für Asbest hoch zu halten und Forschung fortzusetzen, die zu effektiveren Gesundheitstherapien und Präventionsstrategien führen kann.“

Schlüsselwörter

BiominAB-3D, Asbest, Asbestkörperchen, Lungenkrebs, Mesotheliom, Synchrotronstrahlung, Tomographie
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