30.08.2011 · Vier Tumorsuchhunde schlagen mit ihrer sensiblen Nase modernste Medizin- technik. Was zukünftig Menschenleben retten könnte, begann mit Spiel und Spaß. Von Mira Wild
Australian Shepherd Benny räkelt sich faul auf der großen Wiese vor dem Hundezentrum "Teamcanin" in Löffingen. Er ist ein ganz normaler Familienhund, apportiert gerne Bällchen, ist verspielt, tollpatschig, mittelmäßig gut erzogen - und in der Lage, mit seinem sensiblen Geruchsorgan Biomarker von Lungenkrebs zu erschnüffeln. Was auf den ersten Blick übernatürlich klingt, ist nur eine Frage des Trainings: Benny hat innerhalb von sechs Monaten gelernt, gesunde und kranke Menschen an ihrem Atem zu unterscheiden. Wie viel Verantwortung dabei auf seiner Nase ruht, weiß er natürlich nicht.
In Deutschland wird jeder fünfzehnte Mann im Laufe seines Lebens an Lungenkrebs erkranken, jeder sechzehnte wird daran sterben. Als zweithäufigste Krebserkrankung in Europa gehört Lungenkrebs zugleich zu den prognostisch ungünstigsten: Von den mehr als 390 000 Europäern, die jedes Jahr erkranken, erleben nur etwa zwölf Prozent die nächsten fünf Jahre. Das liegt zum einem an der besonders aggressiven Form - Lungenkrebs wächst und metastasiert schnell -, zugleich ist die Krankheit aber auch anfangs weitestgehend symptomfrei. So klagen zwar neunzig Prozent der Patienten zum Diagnosezeitpunkt über Symptome, knapp fünfzig Prozent befinden sich dann aber schon im Stadium III oder IV und besitzen bereits Fernmetastasen. Bis heute findet Lungenkrebs-Früherkennung aufgrund der fehlenden Schmerznervenzellen meist zufällig im Rahmen einer Röntgen- oder Routineuntersuchung statt. Der Nutzen der gängigen schulmedizinischen Diagnoseverfahren wie Niedrig-Dosis-Computertomografien oder Röntgenthorax-Aufnahmen ist umstritten, in den Leitlinien für Pneumologen werden sie gar als "nicht belegt" beziehungsweise "nicht empfohlen" beschrieben.
Vielversprechend erscheint hingegen ein gänzlich unkonventionelles Verfahren: Zugleich zuverlässig und minimalinvasiv sollen speziell trainierte Hunde in der Lage sein, die bei der Tumorentwicklung charakteristischen Moleküle - Biomarker - in der ausgeatmeten Luft des Patienten erschnüffeln zu können. Statt Chemie, Bestrahlung oder Operation reichen für den Test fünf tiefe Atemzüge in ein Glasröhrchen - alles, was diagnostisch darauf folgt, entzieht sich nicht nur dem Patienten, sondern der Vorstellungskraft des Menschen an sich.
Es ist einer der wenigen Tage in diesem Sommer, an denen es so richtig heiß ist: Bei 34 Grad im Schatten dösen Kessy, Hector und Bonnie im Schatten. Ihr Kollege Benny ist als Erster dran: Während Assistentin Jutta Sagert vom Hundezentrum im Versuchsraum alles vorbereitet, wartet er schon nervös im Nebenzimmer. Benny kennt den bevorstehenden Test aus dem Effeff: Als einer von vier Krebsschnüfflern musste er in einer kürzlich durch das "European Respiratory Journal" veröffentlichten Studie des Stuttgarter Robert-Bosch-Krankenhauses bei 220 Atemproben sein Können unter Beweis stellen. Um auch heute das Ergebnis nicht zu verfälschen, findet jeder Versuch doppelt-verblindet statt - das heißt, sowohl Herrchen als auch Analyst wissen nicht, welche Geruchsprobe positiv und welche negativ ist. Der Aufbau ist denkbar einfach: Fünf Betonständer werden in einem Halbkreis verteilt, Jutta Sagert steckt in jeden von ihnen eine zuvor vom Krankenhaus identifizierte Geruchsprobe. Einer der Probanden leidet stets an Lungenkrebs, die anderen vier sind entweder gesund oder leiden an einer anderen Lungenerkrankung, der Chronisch Obstruktiven Bronchitis. In welchen der Ständer die Krebsprobe kommt, hat Sagert zuvor gewürfelt. "Benny ist ein Ritualsucher", erklärt Frauchen Gabriele Oster, "wenn ich ihm sein Arbeitsgeschirr anziehe, weiß er schon, dass er gleich schnüffeln darf. Er liebt die Nasenarbeit und kann es kaum erwarten, endlich loszulegen." Wie ein Blitz schießt Benny in den Versuchsraum und setzt sich auf den Startpunkt. Man hört auch die Begeisterung: Er fiepst und jault, ist unglaublich ungeduldig, schaut immer wieder zu seinem Frauchen und wartet auf das Kommando. Jutta Sagert nimmt währenddessen die Gummipfropfen von den Glasröhrchen und lässt die gespeicherte Atemluft nach außen strömen. Für den Menschen macht das selbstverständlich keinen Unterschied - alle Glasröhrchen sehen gleich aus, riechen gleich, fühlen sich gleich an. Entsprechend schwer nachvollziehbar sind die Schnüffelszenen. Wie kann es sein, dass der Hund mit einem Atemzug erkennt, welcher Mensch krank ist? Wie auch, dass Benny so ganz nebenbei erriechen kann, was der Proband gefrühstückt hat, ob er Raucher oder Nichtraucher ist, unter Karies leidet oder eben Krebs hat? Bennys Nervosität ist kaum noch auszuhalten - gleich wird er innerhalb von wenigen Sekunden den Geruch von Krebs identifizieren und sich exakt vor das Röhrchen legen, in das zuvor ein positiv getesteter Proband seine Atemprobe gegeben hat.
Nach einem entschlossenen "Cancer - Go!" von Oster taucht er in die Welt des Duftes. Zielstrebig rast er auf das erste Pröbchen zu, schnuppert, dreht den Kopf weg und geht zum nächsten Ständer. Auch Probe zwei scheint negativ, Benny widmet ihr nur einen kurzen Riecher und läuft weiter zu Nummer drei. Hier verweilt er etwas länger, maximal zwei Sekunden, sieht fast schon nachdenklich aus - und geht dann doch weiter zur vierten Probe. Bei ihr ist dann alles klar, Benny legt sich freudig vor das Röhrchen und ist sich sicher: Hier steckt Lungenkrebs drin. Er hat recht. In der jüngsten Studie war er gemeinsam mit Kessy, Hector und Bonnie in der Lage, Krebskranke mit einer Trefferquote von 72 Prozent als solche zu erkennen. 28 Prozent entgingen seiner feinen Nase. Viel erstaunlicher jedoch ist die geringe Falsch-positiv-Rate: Gesunde Menschen identifizierten die vier Hunde mit einer Wahrscheinlichkeit von 94 Prozent. Lediglich sechs Prozent stuften sie fälschlich als krank ein. Eine vergleichsweise kolossal hohe falsch-positiv-Rate haben die gängigen Niedrig-Dosis-Computertomografien: Eine mehrjährige Studie des National Cancer Instituts mit mehr als 53 000 starken Rauchern, die allerdings symptomfrei waren, bezifferte sie auf rund 96 Prozent. Bei lediglich vier Prozent der Probanden konnte im Nachgang tatsächlich Krebs diagnostiziert werden, alle anderen hatten sich unnötigen psychischen Belastungen und invasiven Maßnahmen (wie zum Beispiel Gewebeproben) unterziehen müssen. Dabei liegt der Unterschied zwischen Hund und Maschine auf der Hand: Während bildgebende Verfahren lediglich Veränderungen in der Lunge feststellen können, sind Hunde augenscheinlich in der Lage, ganz spezielle Tumormarker zu erschnüffeln. Beim Bundesverband der Pneumologen steht man den Krebsspürhunden dennoch skeptisch gegenüber. "Uns weht ein scharfer Wind entgegen. Eine negative Stellungnahme zur jüngsten Studie war schon da, bevor wir überhaupt die Ergebnisse veröffentlicht hatten", so Rainer Ehmann, Facharzt für Pneumologie und Mitinitiator der Studie.
Einig ist man sich hingegen, dass bei der Früherkennung angesetzt werden muss, um die Mortalität aufgrund von Lungenkrebs zu reduzieren: "97 von 100 Patienten, bei denen wir ein Bronchialkarzinom finden, sind quasi nur noch palliativ behandelbar", sagt Thomas Hering, stellvertretender Vorsitzender des Bundesverbands der Pneumologen. "Beim Röntgenthorax gibt es viele Areale, die schwer einsehbar sind. So kann ein Tumor schnell mal übersehen werden."
Im Normalfall werden Bronchialkarzinome auf Röntgen- und Computertomografie-Bildern erst erkannt, wenn sie erbsengroß sind. Eine Bronchioskopie wird in der Leitlinie gar erst ab einem Durchmesser von mehr als zwei Zentimetern empfohlen. Für Rainer Ehmann gibt es noch etwas anderes zu bedenken: Rundherde in der Lunge können auch gutartig sein oder nur vorübergehend bestehen. Wenn man bei einer Aufnahme eine Veränderung in den Bronchien erkennt, befinden sich die Ärzte deshalb oft in einem Zwiespalt: Soll man Gewebe entnehmen? Oder lieber noch abwarten, wie und ob sich der Rundherd verändert? Ehmann: "Manchmal beobachten wir einige Monate, bevor wir einen Eingriff verantworten können." Hier könnten die Tumorsuchhunde ansetzen: Sie erkannten den Krebs genauso gut im Stadium IV wie im Stadium I. Patient und Arzt hätten somit nicht nur früher Gewissheit, sondern auch mehr Handlungsspielraum. Die Überlebenschancen steigen bei einer frühen Diagnose auf fünfzig Prozent, junge Tumore können oft noch operativ entfernt werden, bevor sie metastasieren. "Sollten wir den Tumor nicht sofort orten können, würden sich kurze Röntgen- oder Thoraxintervalle anbieten", so Hering. Als ausschließliches Diagnostikum empfehlen sich die Hunde in keinem Fall, die Kombination mit einem bewährten schulmedizinischen Verfahren bleibt für alle Experten Pflicht.
Um zu mehr Anerkennung zu gelangen, muss die Forschung nun zunächst klären, wie Hunde überhaupt in der Lage sind, scheinbar spielerisch und vergleichsweise zuverlässig zwischen gesund und krank zu unterscheiden. Als Grundlage gilt, dass der Tumor Zugang zu den Bronchien hat und deshalb von ihm ausgehende, sogenannte flüchtige organische Verbindungen in der Atemluft des Patienten nachweisbar sind. Da wir Menschen mit unserem Geruchsorgan stets den Duft wahrnehmen, der im Moment des Riechens am stärksten ist, bleiben diese für uns unbemerkt. Benny jedoch besitzt eine selektive Geruchswahrnehmung, er kann mit seiner Nase quasi "sehen", einzelne Zutaten aus dem Pool an Gerüchen herausfiltern, sie mit dem entsprechenden Training zuordnen. Für seinen Riechsinn setzt er dabei Teile des Gehirns ein, die vierzig Mal so groß sind wie die Geruchsareale des Menschen. Bennys Geruchsschleimhaut hat eine Oberfläche von einhundertfünfzig Quadratzentimetern - das entspricht einem 24 mal 28 Zentimeter großen Stück Papier. Die Nasenschleimhaut des Menschen ist mit einer Briefmarke zu vergleichen.
Die Fähigkeiten der Hunde sind dem Menschen durchaus bewusst: Es gibt Sprengstoff- und Rettungshunde, Hunde für Diabetiker und Epileptiker, aber auch Trüffel- und Kaninchensuchhunde. Und tierische Krebsspürnasen wie Benny gibt es im Ausland schon seit vielen Jahren: In einer Studie der kalifornischen Pine Street Foundation von vor fünf Jahren konnten die Hunde in neunzig Prozent der Fälle Lungen- und Brustkrebs korrekt identifizieren. Das Training, die so genannte Konditionierung, läuft bei allen Spürhunden ähnlich ab.
Kessy, Benny, Hector und Bonnie haben den Geruch von Bronchialkarzinomen in einer sechsmonatigen Ausbildung mit Uwe Friedrich kennengelernt: Er zeigte ihnen, dass es für bestimmte Gerüche (jene, die von den positiven Proben abgegeben werden) eine Belohnung gibt. Deshalb schnüffelt Benny heute auch viel lieber an den positiven Proben: "Alle vier können von dem Geruch gar nicht genug bekommen", sagt sein Frauchen. Dafür mussten sie jedoch zunächst lernen, welche Zutat im Geruchsgemisch von besonderer Bedeutung ist. "Im zweiten Trainingsschritt haben wir Proben von gesunden Menschen hinzugenommen", so Friedrich. Eine Belohnung bekam Benny ab sofort nur noch, wenn er an einem der positiven Röhrchen roch. So dressiert man Hunde, die zwischen gesunden und kranken Menschen unterscheiden sollen.
Tierärztin Claudia May war eine der ersten in Deutschland, die ihre fünf Hunde auf diese Art zur Krebserkennung verwendete. Damals nahm man noch an, dass durch den erhöhten Zellstoffwechsel des Tumors besondere Moleküle ausgeschüttet werden, die der Hund erriechen kann. Wissenschaftler sprachen den Hunden demnach lediglich die Fähigkeit zu, jene Entzündungen im Körper zu riechen, die stets mit Krebsgeschwüren in Verbindung stehen. Das wiederum hätte bedeutet, dass die Hunde gar nicht den Krebs an sich, sondern nur seine Begleiterscheinung riechen können und somit zum Beispiel zwischen Lungenkrebs und Chronisch Obstruktiver Bronchitis, die ebenfalls mit heftigen Entzündungen in den Bronchien einhergeht, nicht unterscheiden können. Einen robusten, frühen Tumormarker würden die Hunde deshalb nicht erkennen können und effektives Lungenkrebs-Screening rückte in weite Ferne.
Für die Studie des Robert-Bosch-Krankenhauses wurden Benny und Co deshalb auf drei verschiedene Gerüche konditioniert: "Wir konnten nachweisen, dass die Hunde tatsächlich Krebs riechen und diesen auch ganz klar von anderen chronischen Krankheiten oder Entzündungen unterscheiden können", so Ehmann. Auch Zigarettenrauch oder Essenskonsum beeinflussten die Zuverlässigkeit der Hunde nicht, der Biomarker des Tumors scheint eindeutig zu sein.
In der Zukunft erhofft man sich nun auf Seiten der Krebsfrüherkennung, elektronische "Nasen" zu entwickeln, die ähnlich wie der Alkoholtester der Polizei die Atemluft des Patienten nach vorher definierten Molekülen durchsuchen. Sind die Tumormarker erst mal identifiziert, ließe sich mit elektronischen Sensoren kostengünstige und effektive Früherkennung durchführen, so die Hoffnung der Experten (siehe Kasten). Bis es so weit kommt, ist Benny jedoch weiter gefragt. Denn: "Im Atem der Lungenkrebspatienten scheinen zwar andere Chemikalien aufzutreten als im normalen Atem. Aber wir müssen noch immer präzise identifizieren, um welchen Stoff es sich dabei genau handelt", sagt Thorsten Walles, Autor der Studie des Robert-Bosch-Krankenhauses. Doch selbst wenn es gelungen ist, diese Marker zu identifizieren, müssen die elektronischen Nasen noch viele Hürden nehmen, bis sie sich als breite Screening-Methode eignen. Friedrich: "Beim Zoll oder an den Sicherheitskontrollen an Flughäfen werden sie teilweise schon zur Suche nach Sprengstoffen oder Drogen eingesetzt. Ihre Zuverlässigkeit lässt jedoch stark zu Wünschen übrig." Denn im Vergleich zum Original, der Hundenase, müssen die Testpersonen nüchtern sein, und das Testverfahren an sich ist oft sehr zeitaufwendig und ungenau. Gerade beim Lungenkrebs kommt erschwerend hinzu, dass der Patient vor dem Test nicht geraucht haben darf: Bei Männern sind jedoch vermutlich neun von zehn, bei Frauen sechs von zehn der Erkrankungen auf das aktive Rauchen zurückzuführen.
Und was wird aus den Krebsschnüfflern? Uwe Friedrich kann sich nicht vorstellen, dass die vier Hunde einmal durch die Krankenhäuser ziehen und an Patienten riechen werden: "Viel sinnvoller wäre ein Kompetenzzentrum, in das die Krankenhäuser ihre Proben einsenden." Wohingegen die Tumorsuchhunde in Deutschland noch auf ihre Zulassung warten und bis dahin nicht für die breite Untersuchung von Atemproben eingesetzt werden dürfen, gibt es im Ausland bereits diese Möglichkeit: Eine Krebssuchhundestaffel aus Österreich, die auf ihrer Internet-Homepage mit Quoten von über neunzig Prozent wirbt, bietet ihre Schnüffeldienste gegen einen Betrag von 136 Euro an. Es gibt sogar ein "Sommerangebot: Minus dreißig Prozent". Für Friedrich genau die Art von Kommerzialisierung, die in die falsche Richtung geht: "Die Sucharbeit bedeutet für die Hunde in erster Linie Spaß und Spiel. Damit nicht zu viele Fehler passieren, darf ihre Konzentration nie außer Acht gelassen werden. Sechzig bis einhundert Proben am Tag sollten das Limit sein."
Auch Benny ist nach zehn Versuchen sichtlich erschöpft: Während er sich am Anfang des Tages bereits nach einer Runde sicher war, benötigt er jetzt oft eine zweite oder dritte Runde, bis er sich für eine der Proben entscheidet. Für heute gibt ihm Friedrich Feierabend.
