KFO 213:  Magnetische Eisenoxid-Nanopartikel für die Zelluläre und Molekulare MR-Bildgebung

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 59348373

Magnetische Eisenoxid-Nanopartikel bieten die Möglichkeit, Krankheitsmechanismen experimentell im lebenden Organismus zu erforschen und hieraus neue Ansätze für die nicht invasive, krankheitsspezifische Diagnostik mittels MR-Tomografie zu entwickeln. Unsere Klinische Forschergruppe mit neun Teilprojekten befasst sich in diesem Kontext mit einer neuen Art von Nanopartikeln, sogenannten monomerbeschichteten Eisenoxid-Nanopartikeln (MEON). Diese basieren auf einer eigenen Entwicklung, die bis in die erste Phase der klinischen Prüfung führte.
In drei Teilprojekten zur Partikelentwicklung (Radiologie) erfolgt, ausgehend von den bisherigen Erkenntnissen und Konzepten, die Entwicklung verschiedener unspezifischer und spezifischer MEON für die molekulare und zelluläre MR-Bildgebung. In zwei kardiovaskulären Teilprojekten (Radiologie, Kardiologie) werden mit verschiedenen MEON in vitro (im Reagenzglas) und in vivo (nach intravenöser Injektion) Ansätze für die frühzeitige Erkennung gefährlicher Arterienwandveränderungen erforscht. Diese Veränderungen sind die Hauptursache für plötzliche Ereignisse wie Herzinfarkt oder Schlaganfall.
In drei neurowissenschaftlichen Teilprojekten (Neurologie, Neuroimmunologie, Neuroanatomie) werden verschiedene MEON eingesetzt, um am Modell der Multiplen Sklerose sowie an Modellen des Schlaganfalls und des Glioblastoms Mechanismen der Entzündung und Gefäßneubildung zu untersuchen sowie die Wanderung bestimmter Zellen des Immunsystems im Zentralen Nervensystem mittels MR-Bildgebung in vivo darzustellen. Hieraus sollen neue Ansätze für die frühzeitige Erkennung verschiedener Erkrankungen des Zentralen Nervensystems entwickelt werden.
In einem physikalischen Teilprojekt (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) wird eine neue Messtechnik auf der Basis der SQUID-Magnetometrie entwickelt, mit dem die hier verwendeten, sehr kleinen magnetischen Eisenoxid-Nanopartikel äußerst empfindlich ortsaufgelöst nachgewiesen und quantifiziert werden können. Mit dieser Messtechnik soll das bislang im Kontext der zellulären und molekularen MR-Bildgebung bestehende Problem der unzureichenden Quantifizierung magnetischer Nanopartikel gelöst werden. Diese Entwicklung soll insbesondere dazu dienen, Effekte einer Therapie besser zu erfassen. In einem zentralen Teilprojekt sollen Aufgaben bearbeitet werden, die alle Teilprojekte betreffen, insbesondere bei der standardisierten Herstellung und Analytik der Partikel. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die angestrebte Überführung von Ansätzen aus dem experimentellen Stadium in eine klinische Entwicklung.

• DFG-Verfahren: Klinische Forschungsgruppen

Projekte

• Aufnahmemechanismen von elektrostatisch stabilisierten Nanpartikeln (MEON) in an atheroklerotischer Plaquebildung beteiligten Zelltypen (Antragstellerinnen Ludwig, Antje ;  Stangl, Verena )
• Funktionalisierung superparamagnetischer Nanopartikel als Plattform für targetspezifische Marker für die MRT und deren Anwendung für die Apoptose-Bildgebung (Antragsteller Schellenberger, Eyk ;  Taupitz, Matthias )
• In vivo Untersuchung okkulter neuroinflammatorischer Prozesse in Mausmodellen der Multiplen Sklerose mit elektrostatisch stabilisierten magnetischen Nanopartikeln im Ultrahochfeld-MRT. (Antragstellerinnen / Antragsteller Infante Duarte, Carmen ;  Würfel, Jens )
• Invasion, Migration und Schicksal von monozytären Zellen nach axonaler Schädigung im ZNS: MR-tomographische Untersuchungen mit elektrostatisch stabilisierten, magnetischen Nanopartikeln (Antragstellerinnen Bräuer, Ph.D., Anja Ursula ;  Glumm, Jana )
• Kernspintomographische Untersuchungen elektrostatisch stabilisierter magnetischer Nanopartikel an enzephalitogenen T-Zellen und im Mausmodell der Multiplen Sklerose (Antragstellerin Zipp, Frauke )
• MRT-Bildgebung von Inflammation und Angiogenese mittels magnetischer Nanopartikel bei experimentellem Schlaganfall und Glioblastom (Antragsteller Endres, Matthias ;  Harms, Christoph )
• Ortaufgelöste Quantifizierung magnetischer Eisenoxid-Nanopartikel mittels SQUID-Magnetometrie (Antragsteller Trahms, Lutz )
• Ultrakleine Biomimetische Nanopartikel für die zielgerichtete molekulare und zelluläre MR-Bildgebung (Antragsteller Schellenberger, Eyk ;  Schnorr, Jörg )
• Untersuchungen zur lokalen Kinetik und zum Anreicherungsverhalten elektrostatisch stabilisierter magnetischer Nanopartikel in atherosklerotischen Plaques (Antragstellerinnen / Antragsteller Taupitz, Matthias ;  Wagner, Susanne )
• Zentralobjekt für standartisierte Synthese, Analytik sowie in vitro- und in vivo-Untersuchungen zu magnetischen Nanopartikeln (Antragsteller Taupitz, Matthias )

• Sprecher: Professor Dr. Bernd Hamm
• Leiter: Professor Dr. Matthias Taupitz