Signalverstärkte Magnetresonanz in Echtzeit - Entwicklungen neuer Methoden zur Untersuchung des Stoffwechsels von Lymphomazellen

• Antragsteller: Dr. Stefan Glöggler; Professor Dr. Dieter Kube
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535031387

Die signalverstärkte Magnetresonanz ist ein einzigartiges Instrument zur Echtzeitüberwachung enzymatischer Reaktionen in lebenden Zellen. Der Prozess der Signalverstärkung durch Hyperpolarisation ermöglicht es, die Signale von mit 13C angereicherten Metaboliten um das über 10 000-fache zu verstärken und hilft, die Empfindlichkeitlimitierungen der Kernmagnetresonanz zu überwinden. In den letzten Jahren haben wir an der Maximierung des Signals des wichtigen Metaboliten Pyruvat gearbeitet, der zur Untersuchung des Energiestoffwechsels von Zellen verwendet werden kann. Verglichen mit dem bisherigen Stand der Technik, der 10 Minuten bis zu einer Stunde benötigt, um das Signal von Pyruvat zu verstärken, erzielen wir jetzt ähnliche Ergebnisse innerhalb von Sekunden. Wir haben gezeigt, dass die Zugabe der sehr schnell produzierten signalverstärkten Metaboliten zud Zellen die Beobachtung eren in verschiedene transiente Metabolite ermöglicht. Solche Informationen lassen sich sonst mit herkömmlichen Assays oder molekularbiologischen Ansätzen schwerlich gewinnen. Wir wollen diesen Ansatz nun nutzen, um weitere Sonden zu entwickeln und neue Erkenntnisse über die dynamischen Stoffwechselvorgänge bei Krebs zu gewinnen. Hier schlagen wir eine neue Strategie zur Herstellung neuer signalverstärkter Metabolit-Sonden vor, die darauf abzielt, Ähnlichkeiten und Unterschiede der Zitronensäure (TCA)- Zyklus-Metaboliten-Umsetzungsraten zwischen Subtypen von Lymphomzellen zu charakterisieren und erste Einblicke in einige funktionelle Aspekte und Mechanismen der lymphomspezifischen Pyr-Lac-Umsetzung, der TCA-Zyklus-Dynamik und der Dynamik des Zusammenspiels von Glykolyse und TCA-Zyklus zu gewinnen. Mit dem Erfolg dieser geplanten Experimente werden wir zur Vielfalt der analytischen Ansätze für Krebsmetabolomikstudien und zum allgemeinen Verständnis der metabolischen Merkmale von ymphomen beitragen. Die hier gewonnenen Erkenntnisse werden es uns ermöglichen, neuartige signalverstärkte Magnetresonanzmethode mit Blick auf klinische Anwendungen weiterzuentwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen