SFB 656:  Molekulare kardiovaskuläre Bildgebung (MoBil) - Von der Maus zum Menschen

• Fachliche Zuordnung: Medizin ; Biologie ; Chemie ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Mathematik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 12467772

• Erstellungsjahr: 2017

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der Sonderforschungsbereich SFB 656 „Molekulare kardiovaskuläre Bildgebung“ wurde an der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) gegründet. Dieser SFB hat sich zum Ziel gesetzt, neue molekulare Bildgebungsverfahren zu entwickeln, um kardiovaskuläre Erkrankungen und deren klinische Folgen zu untersuchen. Hierbei bestand die Herausforderung in der Entwicklung einer neuartigen molekularen Bildgebung als Brücke zwischen präklinischen Erkrankungsmodellen und den eigentlichen humanen Erkrankungen. Als Themenfelder standen hier die Atherosklerose, der Herzinfarkt, Herzrhythmusstörungen und Kardiomyopathien im Fokus. Das Konzept des SFB 656 als erstem Bildgebungs-fokussierten SFB in Deutschland basierte auf einer starken Interaktion zwischen den Fakultäten für Medizin, Chemie und Pharmazie, Physik und Mathematik und Informatik sowie dem Max-Planck-Institut für Molekulare Biomedizin in Münster, insbesondere in den Bereichen der präklinischen Modelle und translationalen Forschung, der organischen und Radiochemie, der Detektorphysik sowie der Bildrekonstruktion und -verarbeitung. Wissenschaftler des SFB 656 arbeiteten eng in komplexen Projekten zusammen und konnten so eine Reihe von beachtlichen Ergebnissen in Fachzeitschriften und als Patente publizieren, die das Spektrum des SFB 656 repräsentieren. Der SFB 656 hat erfolgreich sowohl die Grundlagenforschung durch die Entwicklung und Anwendung neuer Bildgebungstechnologien vorangetrieben als auch erste Beispiele für das translationale Potential dieser Techniken für die Untersuchung kardiovaskulärer Erkrankungen aufzeigen können. Diese Ergebnisse wurden u.a. in durch den SFB 656 organisierten internationalen „Molecular Imaging Schools“ diskutiert, wo Forscher des SFB 656 intensiv mit international anerkannten Wissenschaftlern aus allen relevanten Themenbereichen interagierten. Gleichzeitig hat der SFB 656 entscheidend dazu beigetragen, Fakultätsgrenzen an der WWU zu überwinden. Hierzu trugen vor allem die interdisziplinären Teilprojekte sowie die interdisziplinäre Betreuung von Doktoranden bei. Auch zur Strukturbildung zwischen den Fakultäten der WWU hat der inter-fakultäre SFB 656 signifikant beigetragen, z.B. durch Einrichtung des ‘European Institute for Molecular Imaging – EIMI’ als zentrale interdisziplinäre wissenschaftliche Einrichtung. Diese SFB 656- getriebenen Strukturen waren u.a. eine ideale Basis für die Beantragung des DFG Cluster of Excellence ‘Cells in Motion – CiM’, der die Grundidee der Bildgebung für die Überwindung und Zusammenführung von räumlichen und zeitlichen Skalen sowie Wissenschaftlern aufgreift, um die mikroskopische Bildgebung erweitert und auf ein breites Spektrum an physiologischen und pathologischen Prozessen anwendet. Zusätzlich etablierte der SFB 656 in einem der ersten Ö-Projekte in einem SFB eine viel beachtete Öffentlichkeitsarbeit, die Schüler, Lehrer und das lokalen und nationale Laienpublikum durch Vorträge, Workshops und interaktive Ausstellungen einbezog. Zusammenfassend hat der SFB 656 seine wissenschaftlichen Ziele weitestgehend erreicht sowie neue interfakultäre Strukturen an der WWU geprägt. Dies hat die internationale Sichtbarkeit und die Attraktivität der WWU nachhaltig gestärkt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 5-Pyrrolidinylsulfonyl isatin derivatives. WO 2006/074799; 20/07/2006
  Kopka K, Levkau B, Schäfers M
  
• Age- and training-dependent development of arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy in heterozygous plakoglobin-deficient mice. Circulation 2006;114: 1799-1806
  Kirchhof P, Fabritz L, Zwiener M, Witt H, Schäfers M, Zellerhoff S, Paul M, Athai T, Hiller K-H, Baba HA, Breithardt G, Ruiz P, Wichter T, Levkau B
  
• High-density lipoproteins and their constituent, sphingosine-1-phosphate, directly protect the heart against ischemia/reperfusion injury in vivo via the S1P3 lysophospholipid receptor. Circulation 2006;114: 1403-1409
  Theilmeier G, Schmidt C, Herrmann J, Keul P, Schäfers M, Herrgott I, Mersmann J, Larmann J, Hermann S, Stypmann J, Schober O, Hildebrand R, Schulz R, Heusch G, Haude M, von Wnuck Lipinski K, Herzog C, Schmitz M, Erbel R, Chun J, Levkau B
  
• A fluorescent photoprobe for the imaging of endothelin receptors. 2007/028599; 15/03/2007
  Bremer C, Höltke C, Kopka K, Schäfers M
  
• Novel fluorinated derivatives of the broad-spectrum MMP inhibitors N-hydroxy-2(R)-[[(4-methoxyphenyl)sulfonyl](benzyl)- and (3-picolyl)-amino]-3-methyl-butanamide as potential tools for the molecular imaging of activated MMPs with PET. J Med Chem 2007;50: 5752-5764
  Wagner S, Breyholz H-J, Law MP, Faust A, Höltke C, Schroer S, Haufe G, Levkau B, Schober O, Schäfers M, Kopka K
  
• Clinical molecular imaging in intestinal graft-versus-host disease: mapping of disease activity, prediction, and monitoring of treatment efficiency by positron emission tomography. Blood 2008;111: 2909-2918
  Stelljes M, Hermann S, Albring J, Kohler G, Loffler M, Franzius C, Poremba C, Schlosser C, Volkmann S, Opitz C, Bremer C, Kucharzik T, Silling G, Schober O, Berdel WE, Schäfers M, Kienast J
  
• Fluorescence reflectance imaging of macrophage-rich atherosclerotic plaques using an alphavbeta3 integrin-targeted fluorochrome. J Nucl Med 2008;49: 1845-1851
  Waldeck J, Hager F, Höltke C, Lanckohr C, von Wallbrunn A, Torsello G, Heindel W, Theilmeier G, Schäfers M, Bremer C
  
• Respiratory motion correction in 3-D PET data with advanced optical flow algorithms. IEEE Trans.Med.Imaging 2008;27: 1164-1175
  Dawood M, Büther F, Jiang X, Schäfers KP
  
• Survivin determines cardiac function by controlling total cardiomyocyte number. Circulation 2008;117: 1583-1593
  Levkau B, Schäfers M, Wohlschlaeger J, von Wnuck Lipinski K, Keul P, Hermann S, Kawaguchi N, Kirchhof P, Fabritz L, Stypmann J, Stegger L, Flogel U, Schrader J, Fischer JW, Hsieh P, Ou YL, Mehrhof F, Tiemann K, Ghanem A, Matus M, Neumann J, Heusch G, Schmid KW, Conway EM, Baba HA
  
• New N- Substituted 5-Pyrrolidinylsulfonyl Isatins as Potential Tools for Imaging of Caspases in Apoptosis by Positron Emission Tomography. J Med Chem 2009;52: 3484-3495
  Podichetty AK, Wagner S, Kopka K, Schröer S Faust A Schäfers M, Schober O, Haufe G
  
• Noninvasive imaging of acute renal allograft rejection in rats using small animal F-FDG-PET. PLoS One 2009;4: e5296
  Reuter S, Schnöckel U, Schroter R, Schober O, Pavenstädt H, Schäfers M, Gabriels G, Schlatter E
  
• Quantification of left ventricular volumes and ejection fraction in mice using PET, compared with MRI. J Nucl Med 2009;50: 132-138
  Stegger L, Heijman E, Schäfers KP, Nicolay K, Schäfers MA, Strijkers GJ
  
• Isochronous assessment of cardiac metabolism and function in mice using hybrid PET/MRI. J Nucl Med 2010;51: 1277-1284
  Buscher K, Judenhofer MS, Kuhlmann MT, Hermann S, Wehrl HF, Schäfers KP, Schäfers M, Pichler BJ, Stegger L
  
• Motion correction in Positron Emission Tomography considering Partial Volume Effects in optical flow estimation. IEEE ISBI 2010: 1233-1236
  Tenbrinck D, Dawood M, Gigengack F, Fieseler M, Jiang X, Schäfers K
  
• (2011) 2010 IEEE Visualization Contest Winner: interactive planning for brain tumor resections. In: IEEE computer graphics and applications 31 (5) 6–13
  Diepenbrock S, Praßni J S, Lindemann F, Bothe H W, Ropinski T
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/MCG.2011.70)
• Cardiac Sympathetic Dysfunction in Genotyped Patients with Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy and Risk of Recurrent Ventricular Tachyarrhythmias. J Nucl Med 2011;52: 1559-65
  Paul M, Wichter T, Kies P, Gerss J, Wollmann C, Rahbar K, Eckardt L, Breithardt G, Schober O, Schulze- Bahr E, Schäfers M
  
• Hydroxyfasudil-mediated inhibition of ROCK1 and ROCK2 improves kidney function in rat renal acute ischemia-reperfusion injury. PLoS One 2011;6: e26419
  Kentrup D, Reuter S, Schnöckel U, Grabner A, Edemir B, Pavenstädt H, Schober O, Schäfers M, Schlatter E, Bussemaker E
  
• Mass-preserving motion correction of PET: Displacement field vs spline transformation. IEEE NSS/MIC 2011: 3088-3090
  Gigengack F, Ruthotto L, Burger M, Wolters CH, Jiang X, Schäfers KP
  
• Novel diagnostic agents for the non-invasive in vivo optical imaging of aminopeptidase N. WO 2011/026824; 10/03/2011
  Bremer C, Höltke C
  
• Preload-reducing therapy prevents development of arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy in plakoglobin-deficient mice. J Am Coll Cardiol 2011;57: 740-750
  Fabritz L, Hoogendijk MG, Scicluna BP, van Amersfoorth SCM, Fortmueller L, Wolf S, Laakmann S, Kreienkamp N, Piccini I, Breithardt G, Ruiz Noppinger P, Witt H, Ebnet K, Wichter T, Levkau B, Franke WW, Pieperhoff S, de Bakker JMT, Coronel R, Kirchhof P
  
• Compounds with matrix-metalloproteinase inhibitory activity. EP 2520573; 07/11/2012
  Behrends M, Breyholz HJ, Hermann S, Haufe G, Hugenberg V, Kolb H, Kopka K, Wagner S, Schäfers M
  
• Early detection of lung inflammation: Exploiting T1-effects of iron oxide particles using UTE MRI. Magn Reson Med 2012;68: 1924-1931
  Strobel K, Hörr V, Schmid F, Wachsmuth L, Löffler B, Faber C
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mrm.24180)
• A novel multistep mechanism for initial lymphangiogenesis in mouse embryos based on ultramicroscopy. EMBO J 2013;32: 629-644
  Hägerling R, Pollmann C, Andreas M, Schmidt C, Nurmi H, Adams RH, Alitalo K, Andresen V, Schulte-Merker S, Kiefer F
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/emboj.2012.340)
• Compounds with matrixmetalloproteinase inhibitory activity. WO 2013/010573; 24/01/2013
  Haufe G, Hermann S, Hugenberg V, Kolb H, Kopka K, Wagner S, Schäfers M
  
• Method and system for image segmentation. EP 2645329; 02/10/2013
  Tenbrinck D, Stypmann J, Jiang X
  
• New ligands for targeting of S1P receptors for in vivo imaging and treatment of diseases. WO 2013/026765; 28/02/2013
  Haufe G, Schilson S, Keul P, Levkau B, Schäfers M
  
• Synthesis, 18F-radiolabeling, and in vivo biodistribution studies of N-fluorohydroxybutyl isatin sulfonamides using positron emission tomography. J Med Chem 2013;56: 4509-4520
  Limpachayaporn P, Wagner S, Kopka K, Hermann S, Schäfers M, Haufe G
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jm400257a)
• Towards Quantitative Image Reconstruction Using Monte-Carlo Simulations in Multi-Wire Proportional Chamber- Based Small Animal PET. IEEE Trans Nucl Sci 2013;60: 3343-3354
  Gottschlag H, Kösters T, Vernekohl D, Reygers K, Schäfers KP, Wübbeling F, Wessels JP
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/TNS.2013.2274703)
• Alarmin S100A8/S100A9 as a biomarker for molecular imaging of local inflammatory activity. Nat Commun 2014;5: 4593
  Vogl T, Eisenblätter M, Voller T, Zenker S, Hermann S, van Lent P, Faust A, Geyer C, Petersen B, Roebrock K, Schäfers M, Bremer C, Roth J
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms5593)
• Fluorescent Non-peptidic RGD Mimetics with High Selectivity for alphaVbeta3 vs alphaIIbbeta3 Integrin Receptor: Novel Probes for in Vivo Optical Imaging. J Med Chem 2014;57: 9971-9982
  Alsibai W, Hahnenkamp A, Eisenblatter M, Riemann B, Schäfers M, Bremer C, Haufe G, Höltke C
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jm501197c)
• Highly Shifted Proton MR Imaging: Cell Tracking by Using Direct Detection of Paramagnetic Compounds. Radiology 2014;272: 785-795
  Schmidt R, Nippe N, Strobel K, Masthoff M, Reifschneider O, Castelli DD, Höltke C, Aime S, Karst U, Sunderkötter C, Bremer C, Faber C
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1148/radiol.14132056)
• Mechanisms of infective endocarditis: pathogen-host interaction and risk states. Nat Rev Cardiol 2014;11: 35-50
  Werdan K, Dietz S, Löffler B, Niemann S, Bushnaq H, Silber RE, Peters G, Müller-Werdan U
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nrcardio.2013.174)
• MRI Visualization of Staphyloccocus aureus-Induced Infective Endocarditis in Mice. PLoS One 2014;9: e107179
  Ring J, Hörr V, Tuchscherr L, Kuhlmann MT, Löffler B, Faber C
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0107179)
• Serial F-18-FDG PET/CT distinguishes inflamed from stable plaque phenotypes in shear-stress induced murine atherosclerosis. Atherosclerosis 2014;234: 276-282
  Wenning C, Kloth C, Kuhlmann MT, Jacobs AH, Schober O, Hermann S, Schäfers MA
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2014.03.008)
• Total variation regularization in measurement and image space for PET reconstruction. Inverse Probl 2014;30: 105003
  Burger M, Müller J, Papoutsellis E, Schönlieb CB
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0266-5611/30/10/105003)
• Focal MMP-2 and MMP-9 Activity at the Blood-Brain Barrier Promotes Chemokine- Induced Leukocyte Migration. Cell Rep 2015;10: 1040-1054
  Song J, Wu C, Korpos E, Zhang X, Agrawal SM, Wang Y, Faber C, Schäfers M, Korner H, Opdenakker G, Hallmann R, Sorokin L
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.celrep.2015.01.037)
• Quinoline-3-carboxamide compounds and their use in diagnosis. PCT/IB2015/058348
  Hermann S, Vogl T, Faust A, Roth J, Schäfers M
  
• Sphingosine-1-phosphate receptor 3 promotes leukocyte rolling by mobilizing endothelial P-selectin. Nat Commun 2015;6: 6416
  Nussbaum C, Bannenberg S, Keul P, Graler MH, Goncalves-de-Albuquerque CF, Korhonen H, von Wnuck Lipinski K, Heusch G, de Castro Faria Neto HC, Rohwedder I, Gothert JR, Prasad VP, Haufe G, Lange- Sperandio B, Offermanns S, Sperandio M, Levkau B
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms7416)
• Synthesis and evaluation of fluorinated fingolimod (FTY720) analogues for sphingosine-1-phosphate receptor molecular imaging by positron emission tomography. J Med Chem 2015;58: 3471-3484
  Shaikh RS, Schilson SS, Wagner S, Hermann S, Keul P, Levkau B, Schäfers M, Haufe G
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jm502021d)
• Velocity mapping of the aortic flow at 94 T in healthy mice and mice with induced heart failure using time-resolved three-dimensional phase-contrast MRI (4D PC MRI). Magma 2015;28: 315-327
  Bovenkamp PR, Brix T, Lindemann F, Holtmeier R, Abdurrachim D, Kuhlmann MT, Strijkers GJ, Stypmann J, Hinrichs KH, Hörr V
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10334-014-0466-z)
• A Comparison of Different Algorithms for the Assessment of Cardiovascular Risk in Patients at Waiting List for Kidney Transplantation. PLoS One 2016;11: e0161927
  Reuter S, Reiermann S, Malyar V, Schütte-Nütgen K, Schmidt R, Pavenstädt H, Reinecke H, Suwelack B
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161927)
• A novel family of fluorescent hypoxia sensors reveal strong heterogeneity in tumor hypoxia at the cellular level. Embo J 2016;35: 102-113
  Erapaneedi R, Belousov VV, Schäfers M, Kiefer F
  (Siehe online unter https://doi.org/10.15252/embj.201592775)
• Imaging Reveals the Connection Between Spontaneous Coronary Plaque Ruptures, Atherothrombosis, and Myocardial Infarctions in HypoE/SRBI-/- Mice. J Nucl Med 2016;57: 1420-1427
  Hermann S, Kuhlmann MT, Starsichova A, Eligehausen S, Schäfers K, Stypmann J, Tiemann K, Levkau B, Schäfers M
  (Siehe online unter https://doi.org/10.2967/jnumed.115.171132)
• Impact of Data-driven Respiratory Gating in Clinical PET. Radiology 2016: 152067
  Büther F, Vehren T, Schäfers KP, Schäfers M
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1148/radiol.2016152067)
• Sphingosine-1-Phosphate Receptor 1 Regulates Cardiac Function by Modulating Ca2+ Sensitivity and Na+/H+ Exchange and Mediates Protection by Ischemic Preconditioning. J Am Heart Assoc 2016;5: e003393
  Keul P, van Borren MMGJ, Ghanem A, Muller FU, Baartscheer A, Verkerk AO, Stumpel F, Schulte JS, Hamdani N, Linke WA, van Loenen P, Matus M, Schmitz W, Stypmann J, Tiemann K, Ravesloot J-H, Alewijnse AE, Hermann S, Spijkers LJA, Hiller K-H, Herr D, Heusch G, Schäfers M, Peters SLM, Chun J, Levkau B
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1161/JAHA.116.003393)
• (2017). A mutation in the G-protein gene GNB2 causes familial sinus node and atrioventricular conduction dysfunction. Circulation research, 120(10), e33-e44
  Stallmeyer B, Kuss J, Kotthoff S, Zumhagen S, Vowinkel KS, Rinne S, Matschke LA, Friedrich C, Schulze- Bahr E, Rust S, Seebohm G, Decher N, Schulze-Bahr E
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.116.310112)
• A Novel Mouse Model of Staphylococcus aureus Vascular Graft Infection: Noninvasive Imaging of Biofilm Development in Vivo. Am J Pathol 2017;187: 268-279
  Van de Vyver H, Bovenkamp PR, Hörr V, Schwegmann K, Tuchscherr L, Niemann S, Kursawe L, Grosse C, Moter A, Hansen U, Neugebauer U, Kuhlmann MT, Peters G, Hermann S, Löffler B
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.ajpath.2016.10.005)
• Data-Driven Methods for the Determination of Anterior-Posterior Motion in PET. IEEE Trans Med Imaging 2017;36: 422-432
  Hess M, Büther F, Schäfers KP
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/TMI.2016.2611022)