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Projekt
C02 Breitband-Dispersions-mMRE zum Nachweis von Gewebefluidität in präkanzerösen Nischen
Antragsteller
Privatdozent Dr. Rolf Otto Reiter; Professor Dr. Ingolf Sack
Fachliche Zuordnung
Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513752256
Neue Erkenntnisse zeigen, dass Gewebsveränderungen bei Tumorentstehung aufgrund von Entzündungen, Matrixakkumulation und vaskuläre Durchlässigkeit oft mit abnormen viskosen und fluiden Eigenschaften einhergehen. In C02 werden wir daher die viskoelastische Dispersion als biophysikalische Signatur der Gewebsfluidität analysieren, um präkanzeröse Nischen zu identifizieren, die einem erhöhten Risiko der Tumorentstehung ausgesetzt sind. Weiche biologische Gewebe besitzen einzigartige viskoelastische Dispersionseigenschaften: bei niedrigen Schwingungsfrequenzen verhalten sie sich wie flüssigen Materialien, während sie in höheren dynamischen Bereichen starre Festkörpereigenschaften besitzen. Bisher haben allerdings technische Limitationen die MR Elastographie (MRE) im Bereich des Flüssigkeitsverhaltens stark eingeschränkt. Darüber hinaus wurden niederfrequente Vibrationsfrequenzen nie mit dem klassischen Frequenzbereich der MRE kombiniert, was die Breitband-Analyse der viskoelastischen Dispersion als prädiktiven Marker für Tumorentstehung verhinderte. Unsere Hauptannahme in C02 ist, dass die Bildung präkanzeröser Nischen anhand der in-vivo Gewebsfluidität, gemessen mittels niederfrequenter Vibrationen in der MRE und Breitband-Dispersion-Analyse, nachweisbar ist. Deshalb werden wir zunächst Methoden entwickeln, die die viskoelastische Dispersion von Weichgewebe mit hoher räumlicher Auflösung in einem erweiterten Frequenzband von 1 bis 80 Hz bei Patienten und von 80 Hz bis zum kHz-Bereich in kleinen Gewebeproben abbilden. Es ist geplant, mit dieser neuartigen Multifrequenz-MRE (mMRE) die Lebern von Patienten mit verschiedenen Graden von Entzündungen, Fibrosen und Stoffwechselkapazitäten, im Vergleich zu gesunden Kontrollen und Patienten mit Lebertumoren (in C01), zu untersuchen. Darüber hinaus werden wir Methoden für eine hochauflösende mikroskopische Breitband-MRE (µMRE) entwickeln, um viskoelastische Dispersionsdaten in Gewebsproben von Tumoren und Tumorumgebung, aus C01 und B02, zu analysieren und die Fluidität als Marker für eine frühe Tumorentstehung zu etablieren. Innerhalb dieser Forschungsgruppe wird C02 verantwortlich sein für (i) die Entwicklung von Breitband-mMRE-Hardware und Sequenzen in klinischen und präklinischen MRT-Scannern, die B01, B02 und C01 zur Verfügung gestellt werden; (ii) Bereitstellung von Analysewerkzeugen für viskoelastische Dispersionsdaten in vivo und ex vivo für A01, B01, B02, B03 und C01; und (iii) die Etablierung von mMRE-gemessener Fluidität als biomechanischer Marker von Krebs, der mit der Beweglichkeit von Tumorzellen verbunden ist (mit A03 und C03). Mit Schwerpunkt auf Leberentzündung, Fibrose, Stoffwechselveränderungen (A02) und Frühformen von Tumoren (C01) in Kombination mit histopathologischen Veränderungen von Lebergewebe zielt C02 darauf ab, das Fest-flüssig-Verhalten biologischer weicher Gewebe zur Erkennung von präkanzerösen Nischen frühzeitig und nichtinvasiv zu erkennen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
