Universität Kiel: DFG fördert quantenbasierte Stoffwechsel-Bildgebung

Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) erhält von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) 3,5 Millionen Euro für eine neue Technologie, die frühe Diagnosen von Krankheiten und personalisierte Behandlungsstrategien ermöglicht.

Trotz Fortschritte in der modernen Diagnostik werden Krankheiten oder Therapieansprechen häufig erst dann erkannt, wenn große Veränderungen aufgetreten sind. Kleine Veränderungen in der Biochemie oder im Stoffwechsel hingegen gehen diesen großen Veränderungen häufig voraus, können aber nur schwierig gemessen werden – bei Erkrankungen, aber auch bei der Frage, ob eine Therapie anschlägt oder nicht.

Eine vielversprechende Methode hierfür basiert auf magnetisch markierten, quantenmechanischen Kontrastmitteln, welche an der CAU erforscht werden. Um das Potenzial dieser Technologie, die hyperpolarisierte Magnetresonanztomographie (MRT), für die Anwendung am Menschen zu erforschen, startete die DFG 2024 eine Ausschreibung. Der Medizinphysiker Prof. Jan-Bernd Hövener und sein Team von der Medizinischen Fakultät der CAU haben neben elf weiteren Forschungsgruppen einen Antrag auf Förderung im Rahmen der Großgeräte-Initiative „Klinische Hyperpolarisatoren für die fortgeschrittene Magnetresonanztomographie des Stoffwechsels“ gestellt. Der Antrag aus Kiel hatte laut DFG die höchste Qualität und überzeugte restlos. Die DFG fördert das beantragte „Norddeutsche Zentrum für Hyperpolarisierung – northpole“ mit 3,5 Millionen Euro für fünf Jahre. Die Förderung umfasst die Anschaffung eines klinischen Hyperpolarisators sowie die Implementierung der Methodik in der Sektion Biomedizinische Bildgebung der Klinik für Radiologie und Neuroradiologie am Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, und am Molecular Imaging North Competence Center (MOIN CC), dem Kompetenzzentrum des Landes für Präklinische Bildgebung. Dazu gehören auch die Einrichtung von Arbeitsabläufen, die Qualitätskontrolle und die Entwicklung der Bildgebung.

„Mit dieser Förderung können wir besondere Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie herstellen. Diese haben ein besonders starkes MRT-Signal, sodass wir Stoffwechselveränderungen bei Krankheiten direkt sehen können. Wir gewinnen damit einen echten Mehrwert in Diagnose und Therapie“, erklärt Hövener. „Das neue Gerät wird es uns ermöglichen, das Potenzial der Technologie für die Anwendung im Menschen mit unseren internen, nationalen und internationalen Partnern zu erheben.“

Hyperpolarisierung erhöht Empfindlichkeit im MRT

Das Besondere an der hyperpolarisierten MRT ist, dass damit Stoffwechselprozesse darstellbar sind. „Wir können quasi hinter die Anatomie gucken und molekulare Veränderungen sehen, noch bevor ein makroskopischer Schaden da ist“, erklärt Hövener, der diese Technik auch für Forschungen im Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI) nutzt. Auch hier spielt die Bildgebung eine zentrale Rolle, wie von der DFG hervorgehoben wurde.

Um biochemische Signale im MRT sehen zu können, kommen quantenmechanisch markierte Kontrastmittel zum Einsatz. Das sind Moleküle des Stoffwechsels, wie Glukose oder Pyruvat. Diese werden kurz vor der Untersuchung magnetisiert („hyperpolarisiert“), sodass diese im MRT „aufleuchten“ – gänzlich ohne Radioaktivität oder schädliche Strahlung. „Ein naheliegendes Anwendungsgebiet für diese Technik ist die Krebsforschung, weil Krebszellen metabolisch hochaktiv sind“, so Hövener. Aber auch in der Entzündungsforschung sowie bei Stoffwechsel-, Herz-Kreislauf- oder neurologischen Erkrankungen könne die Stoffwechsel-Bildgebung eingesetzt werden, um Krankheiten frühzeitig zu erkennen, Therapieansprechen rasch zu beurteilen oder Krankheitsmechanismen besser zu verstehen.

Text: Kerstin Nees/ri