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SFB 1340: In vivo Visualisierung der pathologisch veränderten Extrazellulärmatrix „Matrix in Vision“
Fachliche Zuordnung
Medizin
Biologie
Chemie
Biologie
Chemie
Förderung
Förderung seit 2018
Webseite
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Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 372486779
Alle Körpergewebe reagieren auf Entzündung, Verletzung oder Tumorinvasion mit einem adaptiven Übergang der lokalen Extrazellulärmatrix (EZM) vom Gleichgewichtszustand in eine Umbildung. Es kommt dabei zu Änderungen der biochemischen Zusammensetzung, der Architektur sowie der physikalischen und mechanischen Eigenschaften der EZM. In der frühen Phase der Krankheitsentstehung und im weiteren Krankheitsverlauf findet eine quantitative und qualitative Modifizierung von Matrixproteinen, Proteoglykanen und Glykosaminoglykanen (GAGs) statt. Aufgrund der relevanten quantitativen Änderungen der EZM-Komponenten im erkrankten Gewebe bietet sich die EZM als Zielstruktur für Ansätze der in vivo Bildgebung und damit zur bildgebenden Erkennung, Charakterisierung und Verlaufsbeurteilung von Erkrankungen an. In der ersten Förderphase des SFB 1340 wurde dies an Modellen der Atherosklerose, des Aortenaneurysma, der urämischen Kardiomyopathie, der Multiplen Sklerose, entzündlicher Veränderungen von Darm und Leber und der peritumoralen Inflammation mit Methoden der molekularen und biophysikalischen ex vivo und in vivo MR Bildgebung bestätigt. In der zweiten Förderphase wird erforscht, inwiefern sich die erarbeiteten Methoden der in vivo Bildgebung eignen, um an den etablierten Krankheitsmodellen Therapieeffekte zu untersuchen und was die Ergebnisse der Bildgebung über die Zusammensetzung der EZM und deren Änderung unter Therapie aussagen. Hierzu werden die physikalischen und biochemischen analytischen Methoden, die quantitative und elastizitätsbasierte MR-Bildgebung, sowie die histologischen Techniken weiterentwickelt. Ein zentrales Element stellt die Analyse der Wechselwirkungen zwischen molekularen Bildgebungssonden (Gadolinium-haltige (Gd) unspezifische und spezifische Komplexe, Eisenoxid-Nanopartikel) und EZM-Komponenten dar. Neue Erkenntnisse zu Prinzipien der Kontrastierung von entzündlichem Gewebe mit klinisch zugelassenen Gd-basierten Bildgebungssonden werden Einfluss auf die Interpretation von Bildern der klinischen kontrastmittelunterstützten MRT haben. Es wird eine multiskalare Quantifizierung mechanischer Strukturelemente der EZM von mikroskopischen Protein- und GAG-Netzwerken hin zu makroskopischen mechanischen Kenngrößen der klinisch-diagnostischen Elastographie durchgeführt, deren Ergebnisse ebenfalls direkt klinisch anwendbar sind. Damit vereint der SFB 1340 in der Radiologie erstmalig biologisch-molekulare Methoden mit neuen Erkenntnissen über die Bedeutung mechanischer Kenngrößen der Gewebe im Krankheitsverlauf und unter Therapie. Der SFB 1340 ermöglicht somit erstmals die Erforschung der Zusammenhänge zwischen EZM-Struktur und Signalgenerierung in der molekularen und mechanischen biomedizinischen Bildgebung hin zur Entwicklung neuer technologischer Ansätze für die krankheitsspezifische, quantitative radiologische Diagnostik.
DFG-Verfahren
Sonderforschungsbereiche
Laufende Projekte
- A01 - Multiskalare Elastographie zur Charakterisierung pathologischer Veränderungen der Extrazellulärmatrix (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Braun, Jürgen ; Hennemuth, Anja ; Sack, Ingolf )
- A02 - Magnetic Particle Imaging für die Bildgebung der Extrazellulärmatrix (Teilprojektleiter Taupitz, Matthias ; Trahms, Lutz ; Wiekhorst, Frank )
- A03 - Elektronenspin-Resonanzspektroskopie zur Erforschung von Gadolinium-Glykosaminoglykan-Komplexen (Teilprojektleiter Bittl, Robert ; Teutloff, Christian )
- A04 - Röntgenmikroskopie und –spektroskopie für die Speziation der chemischen Umgebung von metallbasierten Bildgebungssonden (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Kanngießer, Birgit ; Seim, Christian )
- A05 - Entschlüsselung der Struktur von Glykosaminoglykanen und ihrer Bindungseigenschaften mit kationischen Metallkomponenten von Bildgebungssonden (Teilprojektleiter Pagel, Kevin )
- A06 - Entwicklung von Glykosaminoglykan-gerichteten Antikörpern zur Entschlüsselung des EZM-Umbaus bei atopischen Erkrankungen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hedtrich, Sarah ; Seeberger, Peter H. ; Tauber, Rudolf )
- A07 - Multiskalares maschinelles Lernen für die Integration quantitativer in vivo-MRT mit ex vivo-Analyse zur Bewertung pathologischer Veränderungen der extrazellulären Matrix (Teilprojektleiter Makowski, Marcus R. ; Rückert, Ph.D., Daniel )
- B01 - Charakterisierung der Extrazellulärmatrix der Aortenwand bei der Aneurysmaentstehung mittels Molekularem und Biophysikalischen MRT (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Adams, Lisa ; Brangsch, Julia ; Hamm, Bernd ; Kader, Avan ; Makowski, Marcus R. )
- B02 - Proteoglykane und Glykosaminoglykane als Ziele für die nichtinvasive Bildgebung von rupturgefährdeten arteriosklerotischen Plaques (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Ludwig, Antje ; Poller, Ph.D., Wolfram Christian ; Schaafs, Lars-Arne ; Stangl, Verena )
- B03 - Die pathologisch veränderte Extrazellulärmatrix bei gestörtem Phosphatmetabolismus als Zielstruktur für die In vivo-Bildgebung (Teilprojektleiter Schnorr, Jörg ; Taupitz, Matthias )
- B05 - Untersuchung der krankheitsbedingten Veränderungen der Extrazellulärmatrix im Mausmodell der Multiplen Sklerose mittels molekularer und biophysikalischer MRT (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Infante Duarte, Carmen ; Sack, Ingolf )
- B06 - Inflammatorische Aktivität und Targeting der Extrazellulärmatrix bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (Teilprojektleiterinnen Kühl, Anja A. ; Siegmund, Britta )
- B07 - Die Extrazellulärmatrix als Zielstruktur für biophysikalische und molekulare Bildgebung von Entzündung und Fibrose der Leber (Teilprojektleiter Asbach, Patrick ; Braun, Jürgen ; Geisel, Dominik ; Tzschätzsch, Heiko )
- B08 - Umfassendes mechanisches und Extrazellulärmatrix-Profil der krebsbefallenen Leber während der Tumorprogression und nach Behandlung mit neuen theranostischen XTEN-Fusionsproteinen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Guo, Jing ; Savic, Lynn Jeanette ; Schellenberger, Eyk )
- C01 - Zentrales Projekt für die Synthese, Analyse und Qualitätskontrolle von Bildgebungssonden sowie für Histologie (Teilprojektleiter Schnorr, Jörg ; Taupitz, Matthias )
- C02 - Zentrales Projekt für Biochemische Analyse von Proteoglykanen und GAGs und für Element-spezifische Mikroskopie (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Pagel, Kevin ; Traub, Heike )
- C03 - Zentrales Projekt für quantitative biomedizinische Bildgebung (Teilprojektleiter Sack, Ingolf ; Schäffter, Tobias )
- C04 - Zentrales Projekt für Verwaltung und Projektmanagement (Teilprojektleiter Hamm, Bernd ; Taupitz, Matthias )
- INF - Zentralprojekt für gemeinsames und nachhaltiges Forschungdatenmanagement, Datenanalyse und -visualisierung (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Braun, Jürgen ; Braune, Katarina ; Penzkofer, Tobias ; Prasser, Fabian )
Antragstellende Institution
Gemeinsam FU Berlin und HU Berlin durch:
Charité - Universitätsmedizin Berlin
Charité - Universitätsmedizin Berlin
Mitantragstellende Institution
Freie Universität Berlin; Humboldt-Universität zu Berlin
Beteiligte Hochschule
Technische Universität Berlin; Technische Universität München (TUM)
Beteiligte Institution
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Abteilung I: Analytische Chemie, Referenzmaterialien
Fachbereich 1.1: Anorganische Spurenanalytik; Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Wissenschaftspark Potsdam-Golm; Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Standort Berlin
Abteilung I: Analytische Chemie, Referenzmaterialien
Fachbereich 1.1: Anorganische Spurenanalytik; Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Wissenschaftspark Potsdam-Golm; Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Standort Berlin
Sprecher
Professor Dr. Bernd Hamm, bis 6/2024; Professor Dr. Matthias Taupitz, seit 7/2024