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Projekt
Markierungsfreie Bildgebung von Stoffwechselparametern in Tier und Mensch
Antragsteller
Professor Dr. Vasilis Ntziachristos
Fachliche Zuordnung
Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455422993
Die multispektrale optoakustische Tomographie (MSOT) ermöglicht die markierungsfreie Darstellung von Oxy- und Desoxyhämoglobin als intrinsischer Gewebe-Biosensor zur Auflösung der Sauerstoffsättigung und -verwertung als Stoffwechselindikator. Es bildet auch die Lipidverteilung und Wasser ab. Daher hat es großes Potenzial, dynamische Messungen des kardio-metabolischen Status zu liefern. Jedoch ist MSOT derzeit nicht für Stoffwechselstudien optimiert oder validiert.Unser Ziel ist, ein tiefreichendes MSOT zu entwickeln und in-vivo MSOT-Assays für die Messung von Gewebe-Bioenergetik und Lipidprofilen für Stoffwechselerkrankungen zu bestätigen. 1-Eine neue Geometrie wird für MSOT entworfen und mit einem erweiterten Wellenlängenbereich kombiniert, um Eindringtiefe und Genauigkeit für Hämoglobin- und Lipid-Imaging in menschlichen Muskeln, braunem Fettgewebe (BAT) und Gefäßsystem zu verbessern - entscheidend für die anderen Teilprojekte. 2-Diese neue MSOT-Fähigkeit wird genutzt, um Metriken des oxidativen Stoffwechsels zu liefern, die als zeitliche Ableitung der Sauerstoffsättigung, Lipidnutzung und -komposition in verschiedenen Gewebeteilen berechnet werden. Wir werden MSOT validieren, um subkutanes und muskuläres Fett bei Probanden zuverlässig zu quantifizieren und das Vorhandenseins von BAT ohne die Notwendigkeit einer Aktivierung identifizieren, indem wir die Lipid- und Hämoglobinverteilungen in der supraklavikulären Region quantifizieren. Die Messungen werden dem BMI und anderen klinischen Metriken gegenübergestellt. Unser Ziel ist, validierte MSOT-Funktionen zu liefern, die die lokale und intramuskuläre Lipidkomposition oder BAT quantifizieren und eine genauere Charakterisierung gegenüber derzeitigen klinischen Standards ermöglichen.3-Um die MSOT-aufgelöste Lipidkomposition in der Vaskulatur zu validieren, wird ein lokaler Spektroskopie-MSOT-Test entwickelt, um Nahrungsaufnahme und Lipidverdauungsdynamik zu messen und zu verstehen (wichtig für Projekte P1, P2, P6). Der Test wird die Lipidverdauungsdynamik in verschiedenen Gruppen (z.B. Athleten, andere gesunde Probanden, Herz-Kreislauf-Erkrankte und Diabetiker) identifizieren, um diese Daten mit der Gewebekomposition und dynamischen Messungen (trainierender Muskel, BAT-Aktivierung) zu kombinieren und Korrelationen zwischen Fettleibigkeit, BAT-Gehalt und Lipidverdauung zu untersuchen.4-Lipid/Wasser werden mit Hämoglobin/Sauerstoffsignalen mittels Simulationen, Phantom- und experimentellen Messungen, einschließlich Daten von Menschen und Mäusen (P1, P2, P6) validiert. Die Leistungsfähigkeit unserer Algorithmen wird untersucht und Überschneidungen zwischen Messungen in Ruhe und metabolisch aktivem Gewebe überwacht. Das Resultat: ein validierter Assay zur markierungsfreien in-vivo Untersuchung des Lipidstoffwechsels und der Hämodynamik. Die Ergebnisse werden den Einsatz von MSOT in den anderen Teilprojekten und allgemein in der kardiometabolischen Medizin als validierte Modalität ermöglichen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
