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Ein von Max-Planck-Forscher Stefan Glöggler entwickeltes effizientes Kontrastmittelverfahren für die MRT-Bildgebung lässt darauf hoffen, Tumore anhand ihrer Stoffwechsel-Aktivität von gesundem Gewebe unterscheiden zu können. Die ForTra gGmbH für Forschungstransfer der Else Kröner-Fresenius-Stiftung (ForTra) sowie der Europäische Forschungsrat (ERC) stellen nun Fördermittel zur Verfügung, um das Verfahren für eine klinische Anwendung an Patient*innen weiterzuentwickeln.
Krebszellen sind wahre Energiefresser, denn sie wachsen und teilen sich um ein Vielfaches schneller und häufiger als gesunde Körperzellen. Den daraus folgenden stark erhöhten Energiebedarf decken sie, indem sie ihren Zuckerstoffwechsel verändern. Über die sogenannte Milchsäuregärung wandeln sie den molekularen „Brennstoff“ Glukose zum körpereigenen Stoffwechselmolekül Pyruvat und schließlich zu Milchsäure (Laktat) um. In klinischen MRT-Studien verwenden Wissenschaftler*innen Pyruvat bereits als Biomarker – das heißt als biologischen Anhaltspunkt – für Krebserkrankungen, da Tumorzellen eine deutlich höhere Konzentration an Milchsäure aufweisen als gesunde Zellen. Diese Eigenschaft machen sich Stefan Glöggler und sein Team für ihr MRT-Verfahren zunutze.
„Wir erhöhen mit einer speziellen Form von Wasserstoff während einer Reaktion in wenigen Sekunden das Kernspinsignal des Pyruvats um viele tausendmal. Diese Signalverstärkung ist nötig, um die Umwandlung der Pyruvat-Moleküle in Laktat gezielt beobachten zu können – sie dienen uns also als Kontrastmittel“, erklärt Glöggler. Er leitet die Forschungsgruppe NMR-Signalverstärkung am Max-Planck-Institut (MPI) für Multidisziplinäre Naturwissenschaften und am Center for Biostructural Imaging der Universitätsmedizin Göttingen.
Das signalverstärkte Pyruvat verabreichte das Team um Glöggler Mäusen, die an bösartigen Tumoren litten. Anschließend verfolgten die Forschenden in Echtzeit, wie Pyruvat in Milchsäure umgewandelt wurde. „Da diese Reaktion charakteristisch für Krebszellen ist, konnten wir in den Nagern die Tumore anhand ihrer Stoffwechsel-Aktivität klar von gesundem Körpergewebe abgrenzen“, sagt der Chemiker.
Förderung vom ERC und von der ForTra
Die Entwicklungen und Erkenntnisse der Forschungsgruppe sollen nun rasch in die klinische Anwendung gebracht werden, damit sie auch Patient*innen zugutekommen. Dafür erhält Glögglers Team finanzielle Unterstützung vom ERC und von der ForTra.
Die Förderung durch die ForTra stellt Mittel über zwei Jahre bereit. Diese möchten die Göttinger Wissenschaftler*innen nutzen, um einen ersten klinischen Prototyp eines Gerätes zu entwickeln, das zur Signalverstärkung der verwendeten metabolischen Kontrastmittel in der Klinik zur Tumordiagnostik eingesetzt werden kann. Der Prototyp soll die speziellen Kontrastmitteldosen in ausreichenden Mengen produzieren. „Bevor wir die Technologien klinisch anwenden können, ist allerdings noch eine behördliche Zulassung nötig. Wir haben hierfür die ersten Schritte bereits eingeleitet, es wird allerdings noch etwas Zeit vergehen bis zu den ersten Humanstudien“, betont Glöggler.
Wichtig für Onkologie und Untersuchungen von Entzündungen
Dafür werden die Forschenden eng mit Joachim Lotz, Direktor des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und Professor an der Universitätsmedizin Göttingen, zusammenarbeiten. „Dieses neue Kontrastmittelverfahren ist eine Technologie, auf die wir lange gewartet haben. Sie erlaubt eine schnelle und vor allem wiederholbare Anwendung an Patient*innen und wird insbesondere wichtig für die Onkologie und zur Untersuchung von Entzündungen sein“, so Lotz. Die wissenschaftlichen Mitarbeiter Henning Schroeder und Sergey Korchak aus Glögglers Gruppe übernehmen dabei die biologische und technische Leitung des Projektes, Lotz und sein Team sind für die medizinisch-klinische Umsetzung zuständig. Sie sehen die größten Chancen darin, die Krebsdiagnostik günstiger, breiter verfügbar und präziser zu machen.
Die zweite Förderung, ein sogenannter Proof of Concept Grant vom ERC, knüpft an den mit 1,5 Millionen Euro dotierten ERC Starting Grant an, den Glöggler 2020 erfolgreich einwarb. Mithilfe der Finanzierung möchte er mit seinem Team neue von ihnen entwickelte Kontrastmittel evaluieren, die weitere Stoffwechseländerungen in Krankheiten früher sichtbar machen.
Neben Glöggler erhielt mit Nico Lachmann von der Medizinischen Hochschule Hannover ein weiterer niedersächsischer Forscher die ERC Förderung. Niedersachsens Wissenschaftsminister Björn Thümler gratuliert den beiden herzlich: „Dass mit zwei der neun Proof of Concept Grants, die nach Deutschland gehen, Wissenschaftler aus Niedersachsen gefördert werden, zeigt, dass an den hiesigen Hochschulen und Forschungseinrichtungen nicht nur exzellente Forschung stattfindet, sondern auch der wichtige Transfer in Richtung Wirtschaft und Gesellschaft einen hohen Stellenwert hat.“
Über den ERC Proof of Concept Grant
Die Europäische Kommission hat den ERC 2007 eingerichtet, um herausragende Wissenschaftler*innen mit innovativen Forschungsprojekten zu fördern. Mit den ERC Proof of Concept Grants ermöglicht der Rat Forschenden, die bereits eine ERC-Förderung für ein Projekt eingeworben haben, Lücken zwischen ihren Forschungsergebnissen und den frühen Phasen der Vermarktung zu schließen.
Über die ForTra gGmbH für Forschungstransfer der Else Kröner-Fresenius-Stiftung
Die ForTra ist eine nach den deutschen steuerrechtlichen Vorschriften als gemeinnützige anerkannte Tochtergesellschaft der Else Kröner-Fresenius-Stiftung. Zweck der Gesellschaft ist die Förderung der medizinischen Wissenschaft und Forschung sowie die Förderung des öffentlichen Gesundheitswesens durch die Übertragung medizinischer Forschungsergebnisse in die klinische Anwendung zum Nutzen der Patient*innen sowie der öffentlichen Gesundheitspflege.
Dr. Stefan Glöggler
Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe NMR-Signalverstärkung
Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, Göttingen
Tel.: 0551 201-2215
E-Mail: stefan.gloeggler@mpinat.mpg.de
Hune, T.; Mamone, S.;Schroeder, H.; Jagtap, A. P.; Sternkopf, S.; Stevanato, G.; Korchak, S.; Fokken, C.; Müller, C. A.; Schmidt, A. B.; Becker, D.; Glöggler, S.: Metabolic Tumor Imaging with Rapidly Signal-Enhanced 1-13C-Pyruvate-d3. ChemPhysChem, 14. September 2022.
https://doi.org/10.1002/cphc.202200615
https://www.mpinat.mpg.de/4231633/pr_2228 – Original-Pressemitteilung
https://www.mpinat.mpg.de/de/gloeggler – Webseite der Max-Planck-Forschungsgruppe NMR-Signalverstärkung, Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, Göttingen
https://radiologie.umg.eu/ – Webseites des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Universitätsmedizin Göttingen
Von links nach rechts: Dr. Sergey Korchak, Dr. Stefan Glöggler und Dr. Henning Schroeder
Anna Hübner
Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften
Links: MRT-Bild einer Maus mit Tumor (rot). Rechts: Nach Injektion des signalvertärkten Stoffwechsel ...
Henning Schroeder
Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, all interested persons
Chemistry, Medicine
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
Von links nach rechts: Dr. Sergey Korchak, Dr. Stefan Glöggler und Dr. Henning Schroeder
Anna Hübner
Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften
Links: MRT-Bild einer Maus mit Tumor (rot). Rechts: Nach Injektion des signalvertärkten Stoffwechsel ...
Henning Schroeder
Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften
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