Protein-Aggregations-MRT für die frühe Diagnose von Alzheimer

• Antragsteller: Professor Dr. Moritz Zaiss
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567464103

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist essenziell für die Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit (AD). Aktuelle Methoden bewerten jedoch hauptsächlich die Gehirnatrophie und die Integrität der weißen Substanz, anstatt Amyloid- oder Tau-Ablagerungen – die charakteristischen Merkmale der AD – direkt zu detektieren. Während die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) diese Ablagerungen direkt detektiert, ist sie teuer, mit Strahlenbelastung verbunden und daher nicht ideal für die wiederholte routinemäßige Überwachung. Um diese Lücke zu schließen, schlagen wir eine neue, nicht-invasive Bildgebungstechnik vor: die Proteinaggregations-MRT mittels Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST). Die Proteinaggregation ist ein grundlegender Prozess in der Pathologie der Alzheimer-Krankheit. Eine frühzeitige Detektion dieser Veränderungen – noch bevor irreversible Schäden auftreten – könnte die AD-Diagnose revolutionieren, frühere Interventionen ermöglichen und die Behandlungsergebnisse verbessern. Dieses Projekt entwickelt eine neuartige, aggregationsgewichtete CEST-MRT-Technik, die molekulare Veränderungen im Zusammenhang mit Proteinfehlfaltung, Aggregation und Amyloidlast erfassen kann. Vorhergehende Phantom- und Tierstudien bestätigen die Machbarkeit, dennoch bestehen mehrere Herausforderungen: (i) Hohe Abtastung – CEST-MRT erfordert umfangreiche spektrale Daten, was zu langen Scan-Zeiten führt. (ii) Hohe räumliche Auflösung und Abdeckung – Die Detektion von Amyloid-Plaques in verschiedenen Hirnarealen erfordert detaillierte Bildgebung des gesamten Gehirns. (iii) Komplexe Datenverarbeitung – Die Aggregationssignatur ist komplex und muss robust aus den CEST-Spektren extrahiert werden. Um diese Herausforderungen zu bewältigen und eine klinisch praktikable Proteinaggregations-MRT zu realisieren, bündeln wir die komplementären Stärken unserer beiden Forschungsgruppen. Das Zaiss-Labor (UKER, Deutschland) und das Park-Labor (SKKU, Korea) vereinen synergetische Expertise in der Optimierung von CEST-MRT, KI-basierter Spektralanalyse und ultra-schneller MRT-Akquisition. Unsere Hauptziele sind: (i) Entwicklung einer hochsensitiven, hochaufgelösten 3D-CEST-MRT-Technik zur Detektion von Proteinaggregation. (ii) Erstellung einer spektralen Datenbank von Gesunden und AD-Patienten, um Aggregationssignaturen in vivo bei 7T und 3T zu verstehen. (iii) Einsatz von KI für schnelle, hochpräzise Rekonstruktionen, um die klinische Anwendbarkeit sicherzustellen und die Technik für das verfügbarere 3T MRT zu adaptieren. Dieses Projekt bildet die Grundlage für einen nicht-invasiven, hochauflösenden Bildgebungs-Biomarker für AD – mit dem Potenzial, die Frühdiagnose, das Therapie-Monitoring und klinische Entscheidungen zu verbessern. Mit neuen AD-Medikamenten in der Entwicklung könnte diese Technik nahtlos in klinische Studien und Routine-Bildgebungsprotokolle integriert werden, insbesondere zur Bewertung der Wirksamkeit neuer anti-amyloider Therapien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Partnerorganisation: National Research Foundation of Korea, NRF
• Kooperationspartner: Professor Jaeseok Park, Ph.D.