Translationale Radiotheranostik

Was treibt uns an ?

Im Kern unserer Forschung steht die zielgerichtete Radionuklid-Therapie (TRNT), eine innovative Methode zur Krebsbekämpfung. Bei TRNT werden Radionuklide mittels selektiver Bindungsmotive an spezifische Tumor-Zielstrukturen wie Rezeptoren, Antigene oder Enzyme transportiert. Im Vergleich zur konventionellen externen Strahlentherapie (EBRT) bietet TRNT ein enormes Potential für die Behandlung metastasierender Tumoren und steht aktuell im Fokus neuer, vielversprechender Kombinationstherapien.

Abseits dieser Methode, untersuchen wir auch die zielgerichtete Alpha-Therapie (TAT), die in der Nuklearmedizin ein großes Interesse genießt. TAT nutzt Alphapartikel, die sich durch entscheidende Eigenschaften auszeichnen:

Ein hoher linearer Energietransfer (LET; 50–230 keV/µm), der eine gesteigerte relative biologische Wirksamkeit im Vergleich zu anderen etablierten Radionuklid-Therapien ermöglicht.
Geringere Eindringtiefen in das Gewebe von 50–100 µm (ca. sechs Zellschichten), was den Schaden am gesundem Gewebe in Tumornähe minimieren kann.

Die Rolle des Immunsystems in der Tumorentwicklung und -metastierung ist kritisch und nicht zu vernachlässigen. Infolgedessen ist die Kombination von TAT mit immuntherapeutischen Ansätzen besonders lukrativ um synergistische Effekte und verbesserte Behandlungseffizienzen zu erzielen.

Das Bild zeigt die Alpha-Zerfallsreihe eines radioaktiven Zerfallsprozesses. Es sind mehrere Isotope dargestellt, die durch Alpha- und Beta-Zerfälle miteinander verbunden sind. Jedes Isotop wird durch eine Kugel-Darstellung mit unterschiedlichen Farben symbolisiert, die die Veränderung der Atomkerne zeigt. — Der Zerfall von Alphapartikel-emittierenden Radionukliden ist ein komplexer Prozess und essentiell für Radiotheranostik in der Nuklearmedizin.

In hochinnovativen und interdisziplinären Projekten liegt unser aktueller Fokus auf Alphapartikel-emittierenden Radionukliden, wie Th-227, Ac-225 und Ra-223. Wir untersuchen deren Koordinationseigenschaften, physikochemische Effekte und strahlungsinduzierte Immunantworten im Tumorgewebe und der Mikroumgebung.

Mit diesem Wissen identifizieren wir neue therapeutische Angriffsziele und synthetisieren wirksame Radioliganden/Radiopharmazeutika für Zwecke der bildgebenden Diagnostik, Endoradiotherapie und intra-operative Chirurgie, um unsere vielversprechenden Erkenntnisse schnellstmöglich für eine verbesserte personalisierte Präzisionsmedizin in der Onkologie einzusetzen.

Woran arbeiten wir aktuell ?

Dies ist eine grafische Darstellung eines Moleküls. Es zeigt eine zentrale Kugel, umgeben von mehreren Atomen, die durch Linien verbunden sind. Die Atome sind in verschiedenen Farben wie rot, blau, schwarz und weiß dargestellt, um unterschiedliche Elemente zu kennzeichnen.

Mit Einblicken über Struktur-Funktions-Beziehungen von Actiniden sind Aussagen zu magnetischen, elektronischen und (radio-)chemischen Eigenschaften möglich. Hier dargestellt: [La(DOTA)(H₂O)]¹⁻.

Radionuklidseparation und -aufreinigung

Wir entwickeln effiziente Methoden zur Separation und Aufreinigung von α-Emittern, um deren Nutzung in der präklinischen Forschung und Klinik zu erweitern. Diese Strategien ermöglichen eine effektive Trennung ohne aufwendige Folgeschritte, eine bessere Verfügbarkeit der α-Emitter und sind auf weitere klinisch relevante Radionuklide übertragbar.

Radionuklidgeneratoren

Mit neuartigen Prototypen von Radionuklidgeneratoren wollen wir die (de-)zentralen Produktion von α-Emittern ohne notwendige Beschleuniger oder Kernreaktoren ermöglichen. Die Immobilisierung des Mutternuklids mit folgender Elution des Tochternuklids in hoher Reinheit stellt hierbei das technische Fundament dar. Genauer zielen wir aus der Wiederaufbereitung von Uran, Thorium und nuklearem Abfall auf den Aufbau von ²²⁷Ac/²²⁷Th- und ²²⁷Th/²²³Ra-basierten Generatorsystemen ab, um relevante α-Emitter der Forschung einfacher verfügbar zu machen (Mehr hier).

Struktur-Funktions-Beziehungen

Struktur-Funktions-Beziehungen von Actiniden müssen erforscht werden, um deren magnetische, elektronische und (radio-)chemische Eigenschaften vorherzusagen. Mithilfe von Hochenergie-Röntgenabsorptionsspektroskopie (HR-XANES) und erweiterter Röntgenabsorptionsfeinstruktur (EXAFS) analysieren wir, in Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Pharmazeutika und Chelatbildner. Dichtefunktionaltheorie (DFT) und die Quantenmechanik der Atome in Molekülen (QTAIM) helfen uns, die Wechselwirkungen zwischen Metallionen und Liganden zu verstehen.

Unsere Meilensteine

Zwei unserer Mitglieder haben in der ehemaligen Abteilung für Radiopharmazeutische Chemie des DKFZ an der Entwicklung PSMA-zielgerichteter Verbindungen (PSMA-11, PSMA-617, PSMA-1007) mitgewirkt. PSMA-617 wurde von ABX (DE) lizenziert und im Jahr 2018 für 2.1 Milliarden US-Dollar von Novartis (CH) erworben.
2022 erhielt [¹⁷⁷Lu]Lu-PSMA-617 (Pluvicto®) die Zulassung von der FDA, MHRA, Health Canada und EMA zur Behandlung von metastasiertem Prostatakrebs: Ein globaler Erfolg. Unsere in-house entwickelten Produkte [⁶⁸Ga]Ga-PSMA-11 (Locametz®) und [¹⁸F]PSMA-1007 (Radelumin®) werden weltweit für die PET-Diagnostik von Prostatakrebs eingesetzt.

Diese Entwicklungen zeigen, dass unsere Forschung direkt zur Verbesserung der Patientenversorgung beiträgt, die wir neben Prostatakrebs erfolgreich auf andere Krebsarten übertragen möchten.

Das Bild zeigt eine Verpackung von PLUVICTO, einem Medikament, das Lutetium Lu 177 enthält. Neben der grünen Dose befindet sich eine kleine Injektionsflasche mit detaillierten Informationen über Inhaltsstoffe und Lagerung. PLUVICTO wird für die intravenöse Anwendung eingesetzt. — Bildquelle: https://www.empr.com/drug/pluvicto/

Das Team

Die Nachwuchsgruppe Translationale Radiotheranostik (früher: Molekulare Biologie systemischer Radiotherapie) wurde im April 2019 gegründet und vereint Forschende aus verschiedenen naturwissenschaftlichen Bereichen zur erfolgreichen Entwicklung neuer, verbesserter radiotheranostischer Konzepte.

Dr. Martina Benesova-Schäfer

Group Head
Sandra Casula

Administrative Assistentin für Abt. E041, E270 und E280

Profil anzeigen
Mariam Amghar

PhD student
Ulrike Bauder-Wüst

Biologisch-Technische Assistentin (BTA)
Dr. Luciana Kovacs dos Santos

PostDoc - Translationale Radioonkologie
Dr. Harun Tas

PostDoc - Organische & Koordinationschemie
Ruth Winter

PhD student
Dr. Laurène Wagner

PostDoc - Radiochemie

Laufende Kooperationen

Palacký University Olomouc (UPOL)

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Ausgewählte Publikationen

2025 - ACS Omega 2025 10 (7), 7077-7090.

Structure–Activity Relationships and Biological Insights into PSMA-617 and Its Derivatives with Modified Lipophilic Linker Regions

Schäfer M, Bauder-Wüst U, Roscher M, Motlová L, Kutilová Z, Remde Y, Klika KD, Graf J, Bařinka C, Benešová-Schäfer M*

2024 - Pharmaceuticals (Basel), 17(8), 1031.

Future Treatment Strategies for Cancer Patients Combining Targeted Alpha Therapy with Pillars of Cancer Treatment: External Beam Radiation Therapy, Checkpoint Inhibition Immunotherapy, Cytostatic Chemotherapy, and Brachytherapy

Winter RC, Amghar M, Wacker AS, Bakos G, Taş H, Roscher M, Kelly JM, Benešová-Schäfer M*

2024 - Pharmaceuticals (Basel), 17(4), 513.

Human ABC and SLC Transporters: The Culprit Responsible for Unspecific PSMA-617 Uptake?

Taş H, Bakos G, Bauder-Wüst U, Schäfer M, Remde Y, Roscher M, Benešová-Schäfer M*

2023 - Appl. Radiat. Isot., 197, 110819.

Synthesis of tritium-labeled Lu-PSMA-617: Alternative tool for biological evaluation of radiometal-based pharmaceuticals

Bauder-Wüst U, Schäfer M, Winter R, Remde Y, Roscher M, Breyl H, Poethko T, Tömböly C, Benešová-Schäfer M*

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