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Eintrag vom: 30.03.2016
Kategorie: Aktuell, Pressemitteilungen

Transatlantisches Bündnis für ultra-sensitive MR-Bildgebung mit Gas-Bläschen

Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin-Buch und des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena kooperieren zukünftig bei der Entwicklung neuester Biosensoren für die individualisierte Medizin und die Medikamentenentwicklung. Das interdisziplinäre Team aus Physikern, Chemikern und Biotechnologen wird an einem neuen Typ von Kontrastmitteln arbeiten, um wesentliche Durchbrüche in der MR-Tomographie zu erzielen, da diese Sensoren mit etwa 3-millionenfacher gesteigerter Empfindlichkeit nachgewiesen werden können. Hierfür wird die Kooperation künftig jährlich mit 250.000 US$ gefördert.

NMR- und MRT-Mesungen benötigen starke supraleitende Magneten (s. Abb. bei der Füllung mit Kühlmitteln). Wissenschaftler am FMP entwickeln neue Detektionsmethoden, die weit über die Sensitivität hinaus gehen, die mit solchen Magneten alleine erzielt werden kann.

Die wachsenden Erkenntnisse aus Biochemie und Zellbiologie über Ausbruch und Verlauf von Krankheiten sowie über die Wirksamkeit neu entwickelter Medikamente im Kontext eines lebenden Organismus lassen sich bislang nur unzufrieden stellend in Methoden der diagnostischen Bildgebung integrieren. Viele Verfahren wie die Magnetresonanz-Tomographie (MRT) liefern zwar guten Kontrast zur Differenzierung verschiedener Gewebe, können aber nicht die Verteilung bestimmter Biomarker visualisieren.
Diese meist sehr gering konzentrierten Moleküle werden jedoch für das Konzept der individualisierte Medizin immer wichtiger, um Patienten eine maßgeschneiderte Therapie anzubieten, bzw. die Mechanismen hinter verschiedenen Krankheiten besser zu verstehen oder das Ansprechen auf neu entwickelte Arzneimittel zu untersuchen. An einer Verbesserung dieser Situation arbeiten die Gruppen des Physikers Leif Schröder am FMP und des Biotechnologen Mikhail Shapiro am Caltech – bislang allerdings mit getrennten Ansätzen.

Die kalifornischen Wissenschaftler entdeckten kürzlich eine neue Klasse von Kontrastmitteln, die zunächst als luftgefüllte Gas-Bläschen in der Ultraschall-Diagnostik Einsatz fand. Das eigentliche Potential entpuppte sich aber erst, als diese Vesikel mit einer MRT-Methode detektiert wurden, die u.a. federführend am FMP in Berlin entwickelt wird. Hierbei kommt laser-polarisiertes Xenon, zum Einsatz das sich in sehr geringen Mengen nachweisen lässt. In ersten Tests konnten MR-Bilder mit sub-Millimeter-Auflösung in 18 Minuten aufgenommen werden, für die man sonst mit konventionellen Mitteln mehr als 300 Mio. Jahre brauchen würde. Solche enormen Verbesserungen der Sensitivität lassen sich nur durch fundamental neue Ansätze erreichen.

Die beiden Teams bekamen daher nun für die Weiterentwicklung der Methode vom Kuratorium des Human Frontiers Science Programs (HFSP) insgesamt 750.000 US$ über drei Jahre zugesprochen. In dem hoch kompetitiven Verfahren wurde ihr Projekt als eins von 25 aus ursprünglich 672 eingereichten Anträgen ausgewählt. Die Gutachter hoben das Potential der Methode hervor, um einen „entscheidenden Durchbruch in der biomedizinischen Bildgebung und tiefgreifende Veränderungen für das Gebiet“ zu erzielen. 

Das HFSP unterstützt als einzige weltweit operierende Förderorganisation wegweisende internationale Kooperationen in den Lebenswissenschaften, bei denen neueste Entwicklungen aus den angrenzenden Naturwissenschaften zum Einsatz kommen, um grundlegend neue Erkenntnisse zu gewinnen.

 

Weiterführende Informationen:
Leif Schröder: schroeder.fmp-berlin.info/    ORCID ID: orcid.org/0000-0003-4901-0325
Mikhail Shapiro: shapirolab.caltech.edu/    ORCID ID: orcid.org/0000-0002-0291-4215
HFSP: www.hfsp.org/sites/www.hfsp.org/files/HFSP%202016%20Research%20Grants.pdf

Kontakt:

Dr. Leif Schröder
Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP)
lschroeder@fmp-berlin.de
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