Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker am Deutschen Krebsforschungszentrum bestimmen Sauerstoffverbrauch im Gehirn

27.05.2013
Jede Zelle des menschlichen Körpers verbraucht Sauerstoff, um aus Glucose Energie zu gewinnen.

Sind Zellen jedoch durch Krankheiten – zum Beispiel Krebs – verändert, ist dieser Stoffwechselprozess gestört, was sich wiederum in einer Veränderung des Sauerstoffumsatzes widerspiegelt.


Farbkarte der Verteilung der Sauerstoff-17-Konzentration im Gehirn eines gesunden Probanden, überlagert auf einem konventionellen H-1-MRT Datensatz (aufgenommen bei 7 Tesla)
Quelle: W. Semmler

Heidelberger Forscher am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) wollen mit Hilfe der Magnetresonanztomographie den Sauerstoffverbauch des menschlichen Gehirns abbilden. Diese Technik soll helfen, Hirnregionen, die auf Grund von Krankheiten einen veränderten Sauerstoff-Stoffwechsel aufweisen, frühzeitig zu erkennen.

Tumorzellen zeigen einen deutlich veränderten Energiestoffwechsel im Vergleich zu gesunden Körperzellen. Während gesunde Zellen über 90% ihres Energiebedarfs durch die Umwandlung von Glucose unter dem Verbrauch von Sauerstoff decken (aerob), zeigen Tumorzellen einen überwiegend anaeroben Energiestoffwechsel. Auch bei anderen Krankheitsbildern, beispielsweise bei neurodegenerativen Erkrankungen, ist der Sauerstoffumsatz verändert.

Die Heidelberger Forscher der Abteilung Medizinische Physik in der Radiologie (Leiter Prof. Dr. Dr. Wolfhard Semmler), insbesondere die beiden Wissenschaftler Dr. Stefan Hoffmann und Dr. Armin Nagel, wollen in einem von der Wilhelm Sander Stiftung geförderten Projekt den Sauerstoffverbrauch im Gewebe mit der Magnetresonanztomographie (MRT) quantitativ bestimmen. Mit dieser nicht-invasiven Technik soll es möglich sein, Zellveränderungen schnell aufzuspüren und damit Krankheiten möglichst frühzeitig zu diagnostizieren.

Neben der konventionellen Form der MRT, bei der die Wasserstoffatome im Körper gemessen werden, kann diese Technik auch andere Elemente direkt nachweisen. Durch den Einsatz eines sehr starken Magnetfeldes, wie es mit dem 7-Tesla-MR-Tomographen am DKFZ zur Verfügung steht, und mit Hilfe spezieller Aufnahmetechniken lässt sich mit der MRT auch die Sauerstoffverteilung im Körper messen. Auf Grund des physikalischen Wirkungsprinzips kann jedoch nur eines der natürlich vorkommenden Sauerstoffisotope, das sehr seltene Sauerstoff-17,nachgewiesen werden.
Die geringe Konzentration und besondere physikalische Eigenschaften machen die Sauerstoff-17-MRT zu einer großen Herausforderung. Gleichzeitig bietet die Sauerstoff-17-MRT aber die einzigartige Möglichkeit, den Stoffwechselpfad von eingeatmetem Sauerstoff zu Wasser in den Zellen nicht invasiv und quasi direkt zu beobachten.

Die Wissenschaftler um Wolfhard Semmler gehen davon aus, mit dem Einsatz der Sauerstoff-17-MRT, neue Informationen über die Stoffwechselaktivitäten im lebenden Gewebe zu erhalten. "Zum einen wollen wir neue Sende- und Empfangselektroniken entwickeln, um die schwachen Sauerstoff-17-Signale effizienter zu detektieren", erklärt Semmler den Forschungsansatz.

"Zum anderen wollen wir die Bildqualität weiter verbessern, um höhere Auflösungen zu erreichen und gleichzeitig eine quantitative Auswertung der Daten zu ermöglichen." Ziel des Projekts ist es, die entwickelten Methoden in einer Pilotstudie erstmals an Hirntumorpatienten anzuwenden und Hirn- bzw. Tumorregionen mit verändertem Sauerstoffumsatz in den Bilddaten zu lokalisieren. Diese Daten könnten zukünftig zum Beispiel bei der Bestrahlungsplanung mit einfließen und so dabei helfen, bestehende Therapien zu verbessern.

Die Wilhelm Sander-Stiftung fördert dieses Forschungsprojekt mit rund 190.000 Euro.Stiftungszweck ist die Förderung der medizinischen Forschung, insbesondere von Projekten im Rahmen der Krebsbekämpfung. Seit Gründung der Stiftung wurden insgesamt über 190 Mio. Euro für die Forschungsförderung in Deutschland und der Schweiz bewilligt. Die Stiftung geht aus dem Nachlass des gleichnamigen Unternehmers hervor, der 1973 verstorben ist.

Kontakt (Projektleitung):
Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Wolfhard Semmler
Medizinische Physik in der Radiologie
Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
Tel: +49 6221 42 2550

Sylvia Kloberdanz | idw
Weitere Informationen:
http://www.wilhelm-sander-stiftung.de
http://www.dkfz.de/de/medphysrad/index.php

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Vitamin-Mangel, der Kampf gegen die Antriebslosigkeit und Nahrung für die Nerven
08.12.2016 | PhytoDoc Ltd.

nachricht Entschlüsselung von Kommunikationswegen zwischen Tumor- und Immunzellen beim Eierstockkrebs
06.12.2016 | Wilhelm Sander-Stiftung

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: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops