MR-Spektroskopie und CEST-Bildgebung - Deutsches Krebsforschungszentrum

Den Krebs-Stoffwechsel in Vivo aufdecken

Eine bildliche Darstellung des menschlichen Gehirns, die in der Mitte mit Molekülen gefüllt ist. Rote und blaue Farbverläufe umrahmen das Gehirn. Text in roter Schrift: "MAKE METABOLISM VISIBLE", was darauf hinweist, dass der Stoffwechsel sichtbar gemacht werden soll.

Unsere Forschungsgruppe entwickelt nicht-invasive metabolische und molekulare MR-Techniken unter Verwendung von 1H- und X-Kernen, einschließlich hochauflösender NMR-Spektroskopie (MRS) und MR-spektroskopischer Bildgebung (MRSI) bei ultrahohen Feldern (B0 ≥ 7T) und MR-Bildgebung mit chemischem Austausch-Sättigungstransfer (CEST). Ein besonderer klinischer Forschungsschwerpunkt ist die molekulare Gewebecharakterisierung von Hirntumoren zur Stratifizierung genetischer Subtypen und zur Beurteilung des Ansprechens auf Therapien. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung neuartiger Bildgebungsverfahren zur besseren molekularen Charakterisierung von Brustkrebs.

Forschungsthemen

Abbildung physiologischer Parameter, insbesondere des pH-Werts
Bewertung des Energiestoffwechsels von Geweben
Bewertung von Veränderungen im Proteom des Gewebes
Identifizierung von Bildgebungssurrogaten für klinische Biomarker unter Verwendung von Metabolitsignalen und molekularen Kontrastmechanismen
Entwicklung neuer molekularer Bildgebungsverfahren
Klinische Umsetzung der entwickelten Bildgebungsverfahren

Außerdem ist unsere Forschungsgruppe an den folgenden Konsortialprojekten beteiligt:

MIRACLE, die Plattform für virtuelle Biopsien; Einführung von Metabolic MRI-as-a-Service für die onkologische Versorgung (HORIZON-EIC-finanziertes Projekt)
MAMMACARE – Auf dem Weg zur molekularen MR-Mammographie für die Krebsbehandlung (DKTK Seed Funding)
MIB2 – Molekulare MR-Bildgebung des Gehirns und des Körpers (Helmholtz Initiative and Networking Funding)

Die Abbildung zeigt eine 3D-Darstellung eines Objekts mit Farbcodierung, die unterschiedliche pH-Werte anzeigt. Rechts befinden sich zwei Diagramme, die die Amplitude in Bezug auf die chemische Verschiebung (ppm) für die pH-Werte 7.0 (blau) und 7.2 (rot) darstellen.

Dreidimensionale Karte, die den intrazellulären pH-Wert des Gehirns eines Patienten mit Glioblastom zeigt und aus einem 31P-MRSI-Scan bei 7T abgeleitet wurde. Das gemessene Signal des Metaboliten anorganisches Phosphat ist in hohem Maße vom intrazellulären pH-Wert abhängig und ermöglicht die Abbildung von pH-Unterschieden zwischen gesundem und krankem Gewebe

Die NMR-Spektroskopie (MRS) ermöglicht den Nachweis von Signalen von Atomkernen mit Spin I≠0, die an Biomoleküle gebunden sind. Die biochemischen Informationen werden nicht-invasiv und ohne ionisierende Strahlung gewonnen.

Mehrere Spin-Spezies liefern in vivo NMR-Spektren mit einer Aufnahmezeit von wenigen Minuten, z. B. Spin-½-Kerne wie 1H (Informationen über Hirnstoffwechselprodukte) und 31P (Informationen über Energiestoffwechsel, Membranphospholipidumsatz und intrazellulären pH-Wert). Die Kombination von MRS mit MR-Bildgebungstechniken (MRI) wird als MR-spektroskopische Bildgebung (MRSI) bezeichnet, die Karten der regionalen Häufigkeit und Verteilung von Metaboliten im Gewebe liefert.

Die Einführung von Ultrahochfeld-MR-Scannern (Magnetfeldstärke B0 ≥ 7 Tesla) eröffnete neue Perspektiven für die MRS und die MRSI, da sie eine höhere Empfindlichkeit und spektrale Auflösung aufweisen und somit mehr Metaboliten nachweisen können. Um die klinische Anwendbarkeit der MRSI zu fördern, konzentriert sich unsere Forschungsgruppe auf die Entwicklung von hochauflösenden MRSI-Methoden bei UHF, um einige technische Herausforderungen zu überwinden, die bei höheren Feldern auftreten.

Publikationen der Gruppe

MR Spectroscopy and CEST Imaging_Publications until September 2026

PDF , 374.23 KB

Kontakt

Dr. Philip Boyd

Gruppenleiter CEST-Bildgebung
Dr. Vanessa Franke

Gruppenleiterin MR-Spektroskopie