Kombinierte biochemische und biophysikalische Biomarker in der Bildgebung zur Charakterisierung des Stoffwechsels und Therapieansprechens von Tumoren

• Antragsteller: Professor Dr. Franz Schilling
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391523415

Biomarker in der Bildgebung ermöglichen eine umfassende funktionale, physiologische, metabolische, zelluläre und molekulare Charakterisierung von Geweben, welche über die Darstellung anatomischer Strukturen hinausgeht. Für Tumorpatienten fehlen derzeit weitgehend spezifische nicht-invasive Bildgebungs-Strategien für die Früherkennung, die Phänotypisierung und die Bewertung der Therapieanwendung der Tumore, weshalb dringender Bedarf für die Entwicklung fortgeschrittener Technologien besteht. Ziel dieses Projektes ist es, zwei bildgebende Verfahren zu entwickeln, um den extrazellulären pH-Wert und die Membranpermeabilität in Tumoren nicht-invasiv zu messen. Mit der pH-Bildgebung wollen wir die saure Tumormikroumgebung, die durch anormalen Stoffwechsel verursacht wird, charakterisieren und deren Zusammenhang mit der Aggressivität und dem Ansprechen von Tumoren auf Therapien untersuchen. Zweitens werden wir prüfen, ob eine Bildgebung der Membranpermeabilität Rückschlüsse auf frühe Stadien des Zelltods zulässt, wodurch frühzeitig beurteilt werden könnte, ob ein Medikament wirkt, bevor eine anatomische Reduktion der Tumorgröße nachweisbar ist. Insbesondere werden wir die derzeitigen Methoden für die nicht-invasive MRT pH-Bildgebung mit neuartigen hyperpolarisierten 13C-markierten Biosensoren und neuen MRT-Pulssequenzen für die 3D pH-Bildgebung verbessern. Wir werden schnellere und empfindlichere Protokolle für MRT-Messungen der Membranpermeabilität in vitro und in vivo entwickeln, die eine 3D-Darstellung der zugehörigen Messgröße, der sogenannten apparent exchange rate (AXR), ermöglichen. Sowohl die pH- als auch die AXR-Bildgebung können dazu beitragen, die Tumorbiologie besser zu verstehen und dadurch den Stoffwechsel eines Tumors zu charakterisieren und ein frühes Ansprechen einer Behandlung nicht-invasiv zu erkennen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Upgrade to 8 receiver channels
• Gerätegruppe: 1790 Spektrometer (Massen-, NMR-, außer 170-178)