Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekulare Bildgebung: krankhafte Veränderungen von Zellen sichtbar machen

07.05.2002


Mit bildgebenden Verfahren, etwa der Magnetresonanz-Tomographie, lassen sich biologische Prozesse auf zellulärer Ebene sichtbar machen. Wissenschaftlich erprobt werden die Verfahren, die sich noch im Experimentierstadium befinden, derzeit in der Diagnostik von Krebserkrankungen und bei der Kontrolle von Gentherapien. Denn hilfreich sind solche Verfahren generell in allen Bereichen, in denen zelluläre Veränderungen möglichst frühzeitig entdeckt werden müssen. Das molekulare Imaging gehört zu den Themenschwerpunkten des 83. Deutschen Röntgenkongresses in Wiesbaden.

Krankhaft veränderte Zellen haben veränderte Stoffwechsel- und Genaktivitäten. Ebenso bilden sie häufig Eiweißstrukturen - etwa Rezeptoren - auf ihrer Oberfläche, die gesunden Zellen fehlen. Diese Abweichungen machen sich Forscher bei der molekularen Bildgebung (Molecular Imaging) zunutze. Dazu koppeln sie ein Signalmolekül, das von einem bildgebenden Verfahren erkannt werden kann, mit einem anderen Molekül, das sich hochspezifisch mit bestimmten veränderten Zellstrukturen verbindet. Die Verbindung aus Signalmolekül und "Erkennungsmolekül", bei dem es sich um den Liganden eines Rezeptors oder um das Substrat eines Enzyms handeln kann, wird "Diagnostikum" genannt.
Um Stoffwechselvorgänge in Zellen sichtbar zu machen, stehen auch heute schon nuklearmedizinische Methoden zur Verfügung: die Positronen-Emissions- Tomographie (PET) und die Single Photon Emission Tomographie (SPECT). Diese Verfahren liefern jedoch nur geringe morphologische Informationen. Darum haben die Ärzte bisweilen Probleme, eine Region mit erhöhter Stoffwechselaktivität im Körper exakt zu lokalisieren. Daher überprüfen Radiologen derzeit, ob die Magnetresonanz-Tomographie (MRT) sowie andere, optische Verfahren bei der molekularen Bildgebung bessere Einsichten liefern können.
"Wegen ihres hohen räumlichen Auflösungsvermögens und des hohen Weichteilkontrasts wird derzeit die MRT als bildgebendes Verfahren favorisiert", erklärt Professor Wolfhard Semmler von der Abteilung für Biophysik und medizinische Strahlenphysik des Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Im Gegensatz zu PET und SPECT, die im wesentlichen Stoffwechselvorgänge sichtbar machen, können Radiologen mit der MRT auch Gewebestrukturen und morphologische Veränderungen sehr gut darstellen. Hinzu kommt, dass Patienten bei einer Untersuchung mit dem MRT nicht mit radioaktiver Strahlung belastet werden.
Probleme bereitet den Radiologen allerdings die geringe physikalische Nachweisempfindlichkeit der MRT. "Wir benötigen derzeit noch sehr hohe Konzentrationen des Signalmoleküls in den Zielregionen, um überhaupt ein bildgebendes Signal zu erhalten", sagt Semmler. Darum testen die Forscher derzeit beispielsweise, ob weiße Blutkörperchen, die mit Eisenoxydpartikeln magnetisch markiert wurden, das Problem zumindest in einigen Bereichen lösen können. Wenn sich diese Zellen - etwa bei einer Entzündung - im Gewebe anreichern und sammeln, können sie mit der MRT nachgewiesen werden. Darüber hinaus suchen die Wissenschaftler nach Signal- und Erkennungsmolekülen, die für das jeweilige bildgebende Verfahren besonders gut geeignet sind.
Doch damit nicht genug: Das Diagnostikum muss auch eine hohe Affinität zu den jeweiligen Rezeptoren oder auch Stoffwechselprodukten der veränderten Zelle haben. Ebenso muss es Transportbarrieren überwinden können. "Soll das Diagnostikum beispielsweise veränderte Zellen im Gehirn aufspüren, muss es die Blut-Hirn-Schranke überwinden können", sagt Semmler. Daher überprüfen die Radiologen derzeit die Einsatzmöglichkeiten verschiedener Molekülverbindungen im Experiment.
Auch neue optisch-bildgebende Verfahren stehen auf dem Prüfstand der Radiologen. Eines davon ist die so genannte Nah-Infrarot-Bildgebung, bei der kurzwelliges und für das menschliche Auge unsichtbares Infrarotlicht bis in den Bereich von wenigen Zentimetern tief in Gewebe vordringen kann. Seine Verteilung ermöglicht den Forschern beispielsweise, verschiedene Gewebsarten, etwa zur Tumordiagnostik, zu unterscheiden.

Rückfragen an:
Prof Dr. med. Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. Wolfhard Semmler
Abt. für Biophysik und medizinische Strahlenphysik
Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 290
69120 Heidelberg
Tel.: 06221-42 25 50
Fax: 06221-42 26 13
E-Mail: wolfhard.semmler@dkfz.de

Dipl. Biol. Barbara Ritzert | idw
Weitere Informationen:
http://www.drg.de/

Weitere Berichte zu: MRT Rezeptor Signalmolekül

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Kostformen im Vergleich: Für Menschen mit Diabetes ist die Mittelmeer-Diät besonders gut geeignet
19.01.2018 | Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke

nachricht Vielversprechender Malaria-Wirkstoff erprobt
19.01.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
Weitere B2B-VideoLinks
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen