Quantifizierung von Tumorcharakteristika mittels MRT zur Tumorcharakterisierung und Therapieevaluation

• Antragstellerin: Dr. Mirjam Gerwing
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446302350

Während die Effekte klassischer zytotoxischer Chemotherapeutika valide mit konventioneller Schnittbildgebung wie CT oder MRT analysiert werden können, sind diese Techniken limitiert in der Beurteilung von Effekten zielgerichteter Therapeutika. Moderne, präzise Tumortherapeutika greifen nicht die Tumorzellen selber an, sondern Eigenschaften der Tumore oder des umgebenden Mikromilieus. Die therapeutischen Veränderungen im Tumor beeinflussen daher nicht primär die Größe des Tumors oder der Metastasen, weshalb die konventionelle Tumorbildgebung nicht adäquat den Wirkmechanismus der zielgerichteten Therapeutika auf die Tumore reflektiert. Zielgerichtete Therapeutika greifen dabei unter anderem die Neoangiogenese, die vaskuläre Permeabilität und das Immunzellinfiltrat an, therapieassoziiert kommt es außerdem oftmals zu einem intratumoralen Ödem bzw. einer Hämorrhagie. Die quantitative Analyse dieser Charakteristika ist essentiell, um individuelle Therapien und eine optimierte Beurteilung des Therapieansprechens ermöglichen zu können.In diesem Projekt wird ein umfassendes MRT Protokoll genutzt, um Tumore hinsichtlich ihrer Heterogenität, des intratumoralen Ödems bzw. der Hämorrhagie, der endothelialen Permeabilität, des Immunzellinfiltrats und des Metabolismus zu charakterisieren. Eine Kombination der MRT Ansätze diffusion-weighted imaging (DWI), T1 und T2 mapping, oscillating gradient spin echo (OGSE), dynamic contrast-enhanced (DCE) und chemical exchange saturation transfer (CEST) ermöglicht es, den Tumor umfassend zu charakterisieren und diese Eigenschaften zu quantifizieren. Um die endotheliale Permeabilität zu analysieren, wird die MRT Untersuchung mit dem Albumin-bindenden Kontrastmittel „Gadofosveset“ durchgeführt, welches nur bei durchlässigen Gefäßen in das Interstitium extravasieren kann. Dort führt es nicht nur zu einer Verkürzung der T1 Relaxationszeit, sondern es kann im Anschluss auch ex vivo mittels laser- ablation inductively coupled mass spectrometry (LA-ICP-MS) mit einer hohen Ortsauflösung von bis zu 5 µm detektiert und quantifiziert werden. Die Tumoreigenschaften endotheliale Permeabilität und das Immunzellinfiltrat werden spezifisch verändert, um sicher zu gehen, dass Veränderungen dieser Charakteristika mit dem Protokoll detektiert werden können. Ebenso werden zwei Behandlungsgruppen hinsichtlich der Veränderungen der Charakteristika nach zielgerichteter Therapie evaluiert. Mit den Informationen des MRT Scans können die führenden Eigenschaften des Tumors für die anschließende individuelle, optimierte zielgerichtete Therapie ausgewählt werden. Ebenso können diese Eigenschaften und deren Veränderungen im Verlauf der Therapie evaluiert werden, sodass ein möglicher Misserfolg der Therapie schnell entdeckt und die Therapie im Anschluss umgestellt werden kann. Die evaluierten Tumoreigenschaften werden in diesem Projekt ex vivo mit verschiedenen Methoden, unter anderem LA-ICP-MS, Histologie und Elektronenmikroskopie validiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen