Plattformtechnologie zur Erzeugung langanhaltender Hyperpolarisation auf PHIP-markierten, zielgerichteten DNA-Aptameren

• Antragstellerin: Dr. Meike Emondts
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532913673

Die zielgerichtete Bildgebung bietet ein leistungsstarkes Diagnosewerkzeug im Bereich der personalisierten Medizin und ermöglicht die Früherkennung und Identifizierung von Krankheitsherden. Die Magnetresonanztomographie (MRT) bietet aufgrund ihrer hohen räumlichen Auflösung und des nichtinvasiven und nichtstrahlenden Charakters eine hervorragende Bildgebungsmodalität. In der molekularen Bildgebung ist jedoch die geringe Empfindlichkeit ein limitierender Faktor (insbesondere bei der Verwendung von Niederfeld-Geräten). Hyperpolarisierungsverfahren bieten die Möglichkeit, MR-Signale um mehrere Größenordnungen zu verstärken. Für hyperpolarisierte MRT werden hauptsächlich kleine Moleküle/Metaboliten verwendet, um den Stoffwechsel in Echtzeit zu verfolgen, wohingegen es nur wenige Studien zur Hyperpolarisierung von zielgerichteten Kontrastmitteln gibt. Diese bestehen üblicherweise aus einer Einheit mit zielgerichteten Eigenschaften und einem bildgebenden Marker. DNA-Aptamere eignen sich hervorragend für Targeting-Zwecke, sie bestehen aus kurzen DNA-Strängen und können so konstruiert werden, dass sie mit hoher Affinität und Selektivität an ein gewünschtes Ziel (z. B. eine pathogene Stelle) binden. Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer Plattformtechnologie zur Hyperpolarisierung von PHIP-markierten DNA-Aptameren als neuartige Kontrastmittel für die zielgerichtete MRT. Dazu werden wir zunächst geeignete, universelle PHIP-Marker entwickeln, die in jede Art von DNA-Aptamer eingebaut werden können und sich mit großer Effizienz und langer Lebensdauer hyperpolarisieren lassen. Zweitens werden diese Markierungen in DNA integriert und experimentelle Bedingungen mit dem Ziel optimiert, molare Polarisations-Grade und Lebensdauern zu erreichen, die für zukünftige in-vivo-Anwendungen geeignet sind (c = 50 mM, T > 1-2 min.). Abschließend werden wir die hyperpolarisierte DNA durch Fällungsmethoden vom toxischen Reaktionsmedium trennen, um eine gereinigte Verbindung zu erhalten. Hyperpolarisierte, zielgerichtete Bildgebung wird nicht nur die Empfindlichkeit etablierter MR-Systeme deutlich erhöhen, sondern insbesondere in Kombination mit (Ultra-)Niederfeld-MRT, können sich in Zukunft neue diagnostische Möglichkeit erschließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Mitverantwortliche: Dr. Jens Köhler; Dr. Rostislav Vinokur
• Kooperationspartner: Dr. James Eills