Molekularer Fingerabdruck: Neue Blutuntersuchung per Infrarotlicht

Was Infrarotlicht über unser Blut verrät

Die Zusammensetzung der einzelnen Moleküle in unserem Blut ist bei jeder Person ähnlich individuell wie ein Fingerabdruck. Ist diese Zusammensetzung bekannt, können Abweichungen vom Normalzustand auf Krankheiten hinweisen. Ein deutsches Forschungsteam entwickelte eine neue Diagnosemethode, mit der per Infrarotlicht der molekulare Fingerabdruck einer Person ermittelt und überwacht werden kann.

Forschende der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik stellen eine neue Diagnosemethode vor, mit der sich mithilfe von Infrarotlicht Veränderungen in der individuellen Zusammensetzung der Blutmoleküle überwachen lassen. Die Forschung bildet laut der Arbeitsgruppe die „Grundlage für zukünftige Anwendungen zur Überwachung des menschlichen Gesundheitszustands und damit zur Früherkennung von Krankheiten“. Vorgestellt wurde die neue Diagnoseform im renommierten Fachjournal „Nature Communications“.

Die richtige Deutung der Molekül-Zusammensetzung im Blut

Es ist zwar schon länger bekannt, dass die Zusammensetzung der Moleküle in dem Blut einer Person so einzigartig ist, wie ein Fingerabdruck. Veränderungen in diesem Gleichgewicht deuten auf Krankheitsprozesse hin. In der Medizin gibt es bislang jedoch keine einfache Möglichkeit, die individuelle Zusammensetzung des Blutes zu bestimmen und zu überwachen. Die neue Infrarot-Diagnose soll diese Lücke nun schließen.

Veränderungen im Blut können nur richtig gedeutet werden, wenn der Normalzustand des Blutes der Patientinnen und Patienten bekannt ist. Um den Normalzustand zu ermitteln, muss die Zusammensetzung der Moleküle im Blut über einen längeren Zeitraum stabil sein und ständig gemessen werden. Das Team entwickelte eine neue Diagnoseform mit Infrarotlicht, um diesen molekularen Fingerabdruck zu ermitteln und Veränderungen zu überwachen.

Molekularen Fingerabdruck mithilfe von Infrarot bestimmen

Die Forschenden um Dr. Mihaela Žigman und Professorin Dr. Nadia Harbeck zeigten mithilfe der neuen Diagnosemethode, wie stabil die Zusammensetzung der Moleküle im Blut bei gesunden Probandinnen und Probanden über einen Zeitraum von sechs Monaten ist. Hierzu setzte die Arbeitsgruppe sogenannte Fourier-Transform Infrarotmessungen (FTIR) ein, um die molekularen Fingerabdrücke in Blutserum- und Plasmaproben von 31 Teilnehmenden zu bestimmen.

„Diese bisher unbekannte zeitliche Stabilität einzelner biochemischer Fingerabdrücke bildet die Grundlage für künftige Anwendungen des blutbasierten Infrarot-Spektral-Fingerabdrucks als verlässliche Art der Gesundheitsüberwachung“, unterstreicht Biologin Žigman.

Wie funktioniert eine Fourier-Transform Infrarotmessung?

Die verwendete Fourier-Transform Infrarotmessung sei aufgrund der enormen Stärke des Laserlichts exakter als alle bisher verwendeten Infrarot-Diagnosemittel. Wie die Forschenden erklären, werden die Moleküle im Blut durch das starke Licht zum Schwingen gebracht. Diese elektromagnetischen Schwingungen können dann präzise verschiedenen Bestandteilen im Blut zugeordnet werden. Auf diese Art und Weise können selbst winzige Konzentrationen einzelner Molekül-Arten gemessen werden.

Neue Möglichkeiten in der Biologie und Medizin

„Diese präzise Messung von Veränderungen in der molekularen Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten, gepaart mit dem Wissen über den stabilen Molekularen Fingerabdruck bei gesunden Menschen, eröffnet neue Möglichkeiten in der Biologie und Medizin“, betont Studienerstautor Marinus Huber. Ist der Infrarot-Spektral-Fingerabdruck einer Person bekannt, kann dessen Überwachung beispielsweise zur Früherkennung von Krankheiten genutzt werden.

„Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Zukunft der Systembiologie und des Gesundheitswesens und tragen dazu bei, die Zukunft der präventiven modernen Medizin zu gestalten“, resümiert Žigman. (vb)