Organbilder erstrahlen in neuem Glanz

Protein-Metall-Käfig sorgt für mehr Schärfe bei Kernspin-Tomographien

Aufnahmen von Organen und Geweben zur Diagnose von Krebs sollen künftig noch schärfer werden. Chemiker der Universität von Turin haben eine Technik entwickelt, bei der das Kontrastmittel, wie es für die Magnetresonanz-Tomographie (MRI) verwendet wird, ein stärkeres Signal produziert. Zu diesem Zweck wird das Mittel in einen zwölf Nanometer kleinen Protein-Käfig „gesperrt“ , berichtet das Fachmagazin Nature.

Durch diese Verbesserung hoffen die Forscher um Silvio Aime den Bildkontrast zu verbessern, detaillierte Information zu erhalten und Ärzten eine bessere Unterscheidungsmöglichkeit verschiedener Gewebstypen zu geben. Zur Effizienzsteigerung kombinierten die Chemiker das Protein mit dem Metall Gadolinium, denn das Element bestätigte sich in Kontrastmitteln als äußerst wirksam. Wurde der Protein-Metall-Komplex in den Blutstrom injiziert, akkumulierte sich das Element in abnormen Geweben wie z.B. Tumoren. Die Abnormalität wurde im MRI-Scan kontrastreicher dargestellt. Die Substanz wird über den Urin wieder ausgeschieden.

Die Wirkung von Gadolinium begründet sich dadurch, dass es die Relaxation der Wassermoleküle unterstützt. Bei einer Magnetresonanz-Tomographie werden Wasserstoffkerne im Körper in einem starken Magnetfeld ausgerichtet. Radiowellen stören die Anordnung und die Wasserstoffkerne müssen sich wieder neu ausrichten. Das MRI-Signal erfolgt dadurch, dass die Kerne ihrerseits wieder Radiowellen aussenden. Diese zeichnen das Bild aus dem Körperinneren auf. Das Signal ist umso stärker, je schneller die Relaxation in den geordneten Zustand erfolgt.

Die Wirkung von Gadolinium zur Förderung der Relaxation hängt von den umgebenden Molekülen ab. Proteine verstärken z.B. die Wirkung, da Substanzen an ihrer Oberfläche mit Wassermolekülen interagieren. Die Turiner Forscher nutzten für ihren Versuch das Eisen speichernde Protein Apoferritin, in dem bis zu 4.500 Eisenatome gespeichert sind. Die Gadolinium-haltigen Lösung wurde in das Protein eingeschlossen. Jede Proteinhohlkugel enthielt rund zehn Metallatome, berichteten die Forscher im Fachmagazin Angewandte Chemie International Edition (Vol. 41, pp.1017 – 1019) http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/91016333/START . Das Apoferritin schien die Relaxation von Gadolinium um das 20-fache zu steigern. Wie sich diese Wirkung auf den verbesserten Kontrast von Kernspin-Aufnahmen auswirkt, haben die Forscher noch nicht geklärt.