Hyperpolariations-Magnetresonanztomographie in der klinischen Immunonkologie (HyperMARIO)

• Fachliche Zuordnung: Radiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553592366

In der Onkologie spielen Stoffwechselalterationen eine entscheidende Rolle, da Tumorzellen häufig veränderte Stoffwechselprofile aufweisen, beispielsweise eine gesteigerte Glykolyse oder einen veränderten Lipidstoffwechsel. Ein gestörter Stoffwechsel von Tumorgewebe kann durch systemische physiologische Veränderungen die Krebsentstehung fördern und die Tumoraggressivität beeinflussen. Präklinische und klinische Studien deuten zunehmend darauf hin, dass metabolische Bildgebung prognostische Informationen zur Krankheitsstratifizierung und zur frühzeitigen Vorhersage des Ansprechens oder Versagens einer Behandlung bei verschiedenen Krebsarten und Stoffwechselerkrankungen liefern kann. Derzeitige Techniken zur nicht-invasiven Darstellung des Stoffwechsels in vivo und zur Etablierung präziser Echtzeitdiagnostik mit prädiktivem Wert sind jedoch begrenzt. Die Hyperpolariations-Magnetresonanztomographie (HP-MRT) ermöglicht das nicht-invasive Monitoring des Gewebe- oder Tumorstoffwechsels in vivo in Echtzeit und mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. In Deutschland verfügen derzeit nur Tübingen und Heidelberg über die Kapazitäten für die klinische HP-MRT. Jedoch erfordert der einzige bisher verfügbare klinische Polarisator umfangreiche Schulungen und ist durch eine limitierte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse eingeschränkt. Zudem ist die Effizienz und Geschwindigkeit des dabei verwendeten Polarisationsverfahrens (dynamische Kernpolarisation, DNP) limitiert, was ebenfalls einer breiten klinischen Einführung im Wege steht. Um diese Hürden zu überwinden, haben wir kürzlich ein Konsortium (DKTK "HYPERBOLIC") gegründet, um die ersten klinischen HP-MRT-Studien in Deutschland mit hyperpolarisiertem [1,2-13C]-Pyruvat zu starten. Um die eingeschränkte Reproduzierbarkeit und Effizienz der DNP-Technik zu überwinden, ist jedoch ein anderer Ansatz für die Hyperpolarisation erforderlich. Die Parawasserstoff-induzierte Polarisation (PHIP) bietet eine solche alternative Technologie, die einen hohen Durchsatz und einen nicht-kryogenen Betrieb ermöglicht und damit die Grundlage für eine zuverlässige klinische Anwendung der HP-MRT schafft. Für dieses Projekt haben wir ein interdisziplinäres und multizentrisches Expertenteam zusammengestellt, das einzigartig positioniert ist, um exzellente klinische Forschung im Bereich der PHIP-basierten HP-MRI und Immunonkologie zu etablieren. Der vorgeschlagene Arbeitsplan verfolgt vier Ziele: 1) die substantielle Verbesserung der HP-MRT-Technologie und Nutzung komplementärer Kompetenzen und Möglichkeiten durch die Integration eines klinischen PHIP-Polarisators in die hervorragende Infrastruktur für multiparametrische und metabolische Bildgebung in Tübingen; 2) die Entwicklung und Integration einer KI-basierten Bildrekonstruktion und multiparametrischen Datenanalyse; 3) die systematische klinische Translation und 4) die Weiterentwicklung der personalisierten Medizin in Deutschland durch ambitionierte klinische Forschungsprojekte

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: 13C Torso Coil +13C/1H Torso Coil Array ; 13C/1H Breast Coil Array ; hyperpolarizer (incl .Starter-Kit)
• Antragstellende Institution: Eberhard Karls Universität Tübingen
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik ; Abteilung Hochfeld-Magnetresonanz; Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ); Abteilung Medizinische Physik in der Radiologie
• Leiter: Professor Dr. Konstantin Nikolaou
• Mitverantwortliche: Privatdozent Dr. Benjamin Bender; Professor Dr.-Ing. Thomas Küstner; Professor Andre Martins, Ph.D.; Professor Klaus Scheffler, Ph.D.; Professor Dr. Johannes Schwenck; Professor Dr. Jürgen Schäfer