Detailseite
Projekt
Infrarot-basiertes Hyperspektralmikroskop
Fachliche Zuordnung
Medizin
Förderung
Förderung in 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552405662
Die Behandlung von chronisch entzündlichen Erkrankungen und von Krebs ist komplex und die Wirksamkeit der eingesetzten Therapien ist limitiert, während gleichzeitig relevante Nebenwirkungen auftreten können. Trotz erster erfolgreicher Ansätze ist es bislang nur in bestimmten Konstellationen gelungen personalisierte Therapiekonzepte zu etablieren, die die Auswahl der für den individuellen Patienten effektivsten und/oder nebenwirkungsärmsten Therapie ermöglichen und so die Versorgungsqualität entscheidend verbessern. Hier beantragen wir die Förderung der Anschaffung eines Infrarot-Hyperspektralmikroskops (Wellenzahl 1900 bis 950 /cm) mit zwei Objektiven (12,5x und 4,0x), um dieses für die Entwicklung von Algorithmen zur Prädiktion von Krankheitsverlauf und Therapieansprechen bei verschiedenen entzündlichen und malignen Erkrankungen einzusetzen. Während die bisherigen Versuche, solche individualisierten Vorhersagen auf Basis der Expression einzelner Moleküle zu treffen, nur teilweise erfolgreich waren, wollen wir uns dabei zunutze machen, dass die bei hyperspektraler Infrarotmikroskopie von Geweben gewonnenen Spektren direkt mit der molekularen Zusammensetzung zusammenhängen und so einen „molekularen Fingerabdruck“ ergeben. Die zentrale Hypothese unseres Vorhabens ist es, dass die individuelle Progression und das Therapieansprechen von Erkrankungen von der Gesamtheit der molekularen Vorgänge im erkrankten Gewebe abhängen und dass somit infrarotmikroskopisch erhobene molekulare Fingerabdrücke eine personalisierte Aussage über diese Aspekte erlauben. Zu diesem Zweck werden wir die an ungefärbten Gewebeproben gewonnenen spektroskopischen Daten mithilfe künstlicher Intelligenz analysieren und dabei neuronale Netzwerke einsetzen, um die spezifischen Spektren und Lokalisationen zu identifizieren, die mit den gewählten klinischen Endpunkten korrelieren. Nach entsprechender Validierung erlaubt dies perspektivisch die infrarotspektroskopische Analyse und individualisierte Bewertung von Gewebeproben innerhalb von weniger als 20 Minuten. Neben der direkt von der molekularen Gewebezusammensetzung abhängigen Spektralinformation, ist ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens, dass hierfür ungefärbte Gewebeproben zum Einsatz kommen und somit weitere downstream-Analysen möglich sind. Beispielsweise können ortsaufgelöste Spektren mit ortsaufgelöster Einzelzell-Transkriptomanalyse korreliert werden oder über Laser Capture Microdissection spezifisch Gewebebereiche isoliert werden, in denen mit dem jeweiligen Endpunkt korrelierende Spektren identifiziert wurden, was anschließend ortsaufgelöste transkriptomische oder proteomische Analysen ermöglicht. Zusammengefasst wollen wir das beantragte Gerät also dazu nutzen, mit einem neuartigen Ansatz mit direktem klinischem Bezug und von höchster klinischer Relevanz die Individualisierung der Behandlung von Entzündung und Krebs voranzutreiben und so die Behandlungsergebnisse für Patienten zu verbessern.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Infrarot-basiertes Hyperspektralmikroskop
Gerätegruppe
5730 Spezielle Laser und -Stabilisierungsgeräte (Frequenz, Mode)
Antragstellende Institution
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
