Physiker vereinfachen Herstellung hochsensibler Kontrastmittel für die Krebsdiagnostik

Physiker vereinfachen Herstellung hochsensibler Kontrastmittel für die Krebsdiagnostik

Gemeinsame Pressemitteilung des Universitätsklinikums Freiburg und des Deutschen Konsortiums für Translationale Krebsforschung, DKTK vom 06.03.2017

Wichtiger Schritt für bildgebende Stoffwechseldiagnostik in Echtzeit / Neue Methode könnte mehrere Millionen Euro teures Verfahren ersetzen / Publikation in Nature Communications 

Kleinste Tumorherde und andere krankhafte Stoffwechselvorgänge mit Hilfe von Magnetresonanztomografie (MRT) sichtbar machen: diesem Ziel sind Physiker des Deutschen Konsortiums für Translationale Krebsforschung (DKTK) am Universitätsklinikum Freiburg einen großen Schritt näher gekommen. Die Wissenschaftler nutzten dafür die hochsensitive Hyperpolarisations-MRT, die durch die Verwendung magnetischer Kontrastmittel um ein Vielfaches empfindlicher ist als die klassische MRT. Den Freiburger Forschern gelang es, die bislang sehr aufwändige und teure Herstellung derartiger Kontrastmittel extrem zu vereinfachen. Dadurch könnten zukünftig auch Kontrastmittel hergestellt werden, mit denen sich krankhafte Stoffwechselvorgänge bei Krebs in Echtzeit beobachten lassen. Das Verfahren zur Herstellung der Kontrastmittel haben die Wissenschaftler am 6. März 2017 in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ publiziert.

„Mit dem von uns SAMBADENA genannten Verfahren können wir Kontrastmittel für die Hyperpolarisations-MRT viel billiger, einfacher und schneller herstellen als bisher“, sagt Projektleiter PD Dr. Jan-Bernd Hövener, Emmy Noether-Forschungsgruppenleiter in der Klinik für Radiologie – Medizinphysik des Universitätsklinikums Freiburg. Gemeinsam mit seinen Doktoranden Andreas Schmidt und Stephan Berner gelang jetzt ein entscheidender Schritt bei der Herstellung hyperpolarisierter Kontrastmittel. „Zum ersten Mal ist es möglich, die Injektionslösung mit dem Kontrastmittel innerhalb weniger Sekunden direkt am Einsatzort, im MRT-Gerät selbst, zu produzieren“, sagt Erstautor Schmidt.

Bei der Hyperpolarisations-MRT wird ein magnetisch markiertes Kontrastmittel in den Körper eingebracht und sendet von dort Signale aus, die wesentlich stärker sind als sie bei einer klassischen MRT möglich wären. Dadurch kann die Empfindlichkeit der MRT deutlich gesteigert werden und es lassen sich zusätzliche, für die Diagnose und Therapie entscheidende Informationen sammeln. Bislang werden flüssige hyperpolarisierte Kontrastmittel vornehmlich mit der dynamischen nuklearen Polarisierung (DNP) hergestellt. Für diese Methode, welche bereits am Menschen im Einsatz ist, benötigen die Wissenschaftler jedoch ein bis zu 2,5 Millionen Euro teures und komplexes Gerät. Das neue Verfahren eröffnet die Möglichkeit, diese Kosten drastisch zu senken. „Wir hoffen, dass die Hyperpolarisations-MRT dadurch intensiver und flächendeckend weiterentwickelt werden kann“, sagt Dr. Hövener, der im Programm Radiotherapie und Bildgebung des Deutschen Krebskonsortiums forscht, und Teil des von der Europäischen Union geförderten Forschungs-Netzwerks EUROPOL-ITN  ist.

Moleküle live im Körper verfolgen

Indem die Forscher das Kontrastmittel direkt im MRT-Gerät erzeugen können, lassen sich zukünftig vermutlich auch Moleküle als Kontrastmittel verwenden, deren Markierung sonst bereits während des Transports zum MRT-Gerät zerfallen wäre. „Wir arbeiten nun intensiv daran, SAMBADENA auch auf Biomoleküle anzuwenden, die natürlicherweise im Körper vorkommen. Deren Ab- oder Umbau könnten wir dann in Echtzeit beobachten“, sagt Dr. Hövener. Erste bislang unveröffentlichte Ergebnisse deuten in diese Richtung. Da Krebszellen häufig einen veränderten Stoffwechsel aufweisen, könnte ein verstärkter oder verminderter Abbau des Kontrastmittels auf Tumorgewebe hindeuten. Dadurch ließen sich Metastasen früher finden und Tumore genauer charakterisieren. Ebenso möglich scheint es, anhand der Veränderung des Krebsstoffwechsels frühzeitig zu erkennen, ob eine Therapie anschlägt oder nicht. „Ein weiterer Vorteil ist, dass gegen körpereigene Stoffe keine Allergien auftreten, was bei bisherigen MRT-Kontrastmitteln manchmal der Fall ist“, sagt Dr. Hövener. In weiteren Studien soll nun eine Reihe geeigneter Kontrastmittel entwickelt werden.

Original-Titel der Studie: Liquid-state carbon-13 hyperpolarization generated in an MRI system for fast imaging
DOI: 10.1038/NCOMMS14535 

Link zur Studie:   www.nature.com/articles/ncomms14535

Autor: Pressestelle des Universitätsklinikums Freiburg.