Biologische Kontrastmittel machen Stoffwechsel im MRT sichtbar
„Wir haben einen Weg gefunden, um biologische Kontrastmittel einfach, schnell und sicher herzustellen, die sogar den Stoffwechsel sichtbar machen. Damit können wir den Krebsstoffwechsel in Echtzeit beobachten, was völlig neue Perspektiven für die Krebsmedizin eröffnet“, sagt Studienleiter Dr. Andreas Schmidt, Leiter der Forschungsgruppe „Hyperpolarisierung und metabolischen MRT“ in der Abteilung Medizinphysik der Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitätsklinikums Freiburg.
Wie das Stoffwechsel-MRT funktioniert
Im MRT werden magnetische Eigenschaften von Molekülen erfasst. Bei einer Hyperpolarisation werden diese Eigenschaften für eine bestimmte Zeit enorm verstärkt, so dass das Signal deutlich besser ist als üblich. Biologisch verhalten sich die Moleküle wie zuvor. So kann der Stoffwechsel von Molekülen auf nicht invasivem Wege beobachtet werden. „Dabei ist der Einsatz unschädlich sowie ohne Strahlenbelastung und die metabolische MRT benötigt nur wenige Minuten. Dies sind insbesondere für Patient:innen, bei denen regelmäßige Nachuntersuchungen nötig sind, wichtige Aspekte“, erklärt Ko-Studienleiter Dr. Stephan Knecht, Entwicklungsleiter bei NVision Imaging Technologies GmbH, Ulm.
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Ergebnisse der Studie zu „Hyperpolarisierung und metabolisches MRT“
Die erfolgreiche Herstellung hochpolarisierten Pyruvats in einer verträglichen, wässrigen Lösung. Pyruvat ist ein häufiges Molekül im Körper und an zentralen Stoffwechselvorgängen beteiligt. Das Team verwendete die innovative SABRE-Methode (Signal Amplification By Reversible Exchange), um das Signal von Pyruvat zu verstärken.
Dieser Prozess ermöglicht die Erzeugung hochsensibler biologischer Kontrastmittel in wenigen Minuten, zu geringen Kosten und ohne chemische Modifizierung. Bisher war SABRE als Methode nicht effizient genug und es gelang vorher nicht die Kontrastmittel in wässrigen Lösungen mit ausreichender Reinheit herzustellen. Mit der derzeit etablierten Methode dauerte die Herstellung der Kontrastmittel etwa eine Stunde oder länger und war technisch sehr aufwändig.
Außerdem konnte mithilfe der entwickelten hochsensiblen biologischen Kontrastmittel die
Umwandlung des Pyruvats in Laktat und Alanin im Tiermodell nachgewiesen werden. Diese Umwandlungen im Energiestoffwechsel wurden in früheren Studien bereits als hilfreicher diagnostischer Marker identifiziert.
