Therapiebegleitende, quantitative Tumordiagnostik mit magnetischen Nanopartikeln

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Alexiou
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299175995

Das Magnetic Particle Imaging (MPI) ist eine neu entwickelte Bildgebungsmethode, die magnetische Nanopartikel zur Generierung eines Bildsignals mit hoher Orts- und Zeitauflösung verwendet. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, gleichzeitig die Menge der Nanopartikel mittels MPI zu quantifizieren. Magnetische Nanopartikel wiederum sind bisher außer als Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie auch als sehr vielversprechende Wirkstoffträger für Chemotherapeutika bekannt, die durch magnetische Akkumulation im Tumorgebiet zu einer hohen lokalen Konzentration führen. Die Kombination der beiden Konzepte eröffnet nun die Möglichkeit, die Anreicherung der Partikel im Tumorgebiet nicht nur qualitativ, wie es mit Magnetresonanztomographie (MRT) bereits gezeigt wurde, sondern sogar quantitativ mit einer höheren Ortsauflösung, als es bei der Magnetrelaxometrie möglich ist, zu erfassen. Dadurch kann direkt nach der Applikation der Partikel überprüft werden, ob die Verteilung der Partikel und damit auch des Wirkstoffes im Tumorgebiet suffizient erreicht wurde und die Therapie bewertet werden (imaging controlled therapy). Im Rahmen der DFG-Großgeräteinitiative wurde Ende 2014 an der Charité/PTB in Berlin ein MPI-Scanner aufgebaut. Durch die langjährige Zusammenarbeit der Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON) und der Arbeitsgruppen Trahms/Wiekhorst bzw. Dutz entstand dadurch die Gelegenheit dieses Konzept in einer präklinischen Umgebung umzusetzen bzw. weiter zu entwickeln. Das Ziel des Projektes ist es daher, die bei SEON entwickelten Nanopartikel in Bezug auf die Bildgebungseigenschaften hin zu überprüfen und so zu modifizieren, dass sie sowohl ihre bisher validierten guten Eigenschaften beim Wirkstofftransport behalten und gleichzeitig eine optimale, quantitative diagnostische Aussage über die Anreicherung und Verteilung im Tumorgebiet erlauben. Dabei sollen die Eigenschaften der Partikel in der Magnet-Resonanz-Tomographie und die Eigenschaften beim Magnetic Particle Imaging untersucht und verglichen werden. Den Startpunkt bilden die beiden Nanopartikelgrundsysteme, die bei SEON selbst synthetisiert werden und in den bisherigen Tests hervorragende physikochemische Eigenschaften, sowie eine hohe Blutstabilität, gute Biokompatibilität und Effektivität, teils auch schon in vivo, gezeigt haben. Für diese beiden Systeme SEONLA-SA und SEONDEX werden die Bildgebungseigenschaften in der MRT und beim MPI/MPS (Koop. AG Trahms/Wiekhorst) bestimmt. Anschließend werden die Synthesebedingungen modifiziert und überprüft, welche Auswirkungen dies auf die Bildgebungseigenschaften und auf die therapeutisch relevanten Eigenschaften hat. Dazu werden die Partikel zuerst in vitro und auch in Phantomen der AG Dutz untersucht. Danach wird überprüft, wie sich dies auf die Anreicherung in der Leber von Ratten übertragen lässt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Silvio Dutz; Professor Dr. Lutz Trahms