Preisverdächtig

Neues Kontrastmittel zum Nachweis des Zelltods im Tumor

Zum fünften Mal wird auf dem diesjährigen Röntgenkongress der Young Investigator Award vergeben. Der mit 500 Euro dotierte Preis zeichnet die beste präklinische und die herausragendste klinisch-experimentelle Arbeit aus.

In der roten Umrahmung ist der apoptotische Zelltod im Tumorgewebe zwei Tage...
In der roten Umrahmung ist der apoptotische Zelltod im Tumorgewebe zwei Tage und zwei Wochen nach einer photodynamischen Therapie (PDT) zu sehen. Als Sonde wurde das mit dem Fluoreszenzfarbstoff DY-734 (Dyomics GmbH) gekoppelte Protein Annexin V, das der Maus über die Schwanzvene eingespritzt wurde, verwendet. Das grün umrandete Kästchen zeigt die Vaskularisierung des Tumors vor und nach einer PDT mit dem bereits kommerziell erwerbbaren Kontrastmittel IRDye® 800CW RGD (LI-COR® Biosciences). Mit ihm kann nachgewiesen werden, ob der Tumor noch über Blutgefäße und Kapillaren verfügt. In der Abbildung wird deutlich, dass zwei Wochen nach der Therapie nur der Kernbereich des Tumors zerstört wurde, die Randbereiche des Tumors aber nach wie vor über vitale Zellen verfügen. Alle vier Aufnahmen wurden mit einem In-vivo- Fluoreszenz-Kleintierscanner (Maestro™, CRi Inc., USA) erstellt.
Katja Haedicke
Katja Haedicke

Katja Haedicke, Doktorandin am Universitätsklinikum der Friedrich-Schiller-Universität Jena, ist eine von ihnen. Sie hat ein neues Kontrastmittel entwickelt, das den kontrollierten Zelltod (Apoptose) im Tumorgewebe nach einer photodynamischen Therapie (PDT) nachweisen kann.

„Sie müssen sich das so vorstellen“, erläutert Haedicke in einem Vorabgespräch das Setting, „wir haben Mäusen Tumorgewebe direkt unter die Haut implantiert, sie mit einer photodynamischen Therapie behandelt und ihnen später über die Schwanzvene eine Sonde gegen einen molekularen Marker verabreicht. Die Sonde ist mit einem Fluoreszenzfarbstoff versehen, sodass wir in unserem In-vivo-Fluoreszenz- Kleintierscanner sehen können, ob und wie die Therapie angeschlagen hat.“ Das Besondere daran ist die fluoreszente Sonde, eine Annexin- Sonde, denn mit ihr kann die Apoptose von Tumorzellen nachgewiesen werden.

Die Annexin-Sonde hat Haedicke im Rahmen ihrer Promotion zum Thema „Multiparametrischer Nachweis der therapeutischen Wirksamkeit von photodynamischer Therapie (PDT) an Tumoren mittels NIRFoptischer Bildgebung“ entwickelt, die in der Arbeitsgruppe Experimentelle Radiologie am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie I des Universitätsklinikums Jena angesiedelt ist. Im ersten Schritt hat sie hierfür das Protein Annexin V, das in Laboren bereits weltweit zur Detektion von Apoptose angewendet wird, an den Fluoreszenzfarbstoff DY-734 (Dyomics GmbH) gekoppelt. Diese Verbindung hat sie danach spektroskopisch charakterisiert und in einem dritten Schritt ihre Bindungsaffinität an apoptotische Zellen des Plattenepithelkarzinoms der Zunge (CAL- 27-Zellen) getestet: sowohl in vitro als auch in vivo an Mäusen. Das Ergebnis war eindeutig: Die selbst entworfene Sonde weist eine hochaffine Bindung an die kontrolliert absterbenden Zellen auf. „Bei apoptotischen Zellen verändert sich die Plasmamembran.

Bei diesem Prozess klappt ein Membranbestandteil, das Phosphatidylserin, nach außen und bindet das Annexin V, das heißt, das Protein kann so an die absterbenden Zellen andocken“, beschreibt die Biologin den Mechanismus. Doch der Apoptose-Test allein reicht nicht, um die Wirksamkeit einer PDT abzuschätzen, betont Haedicke. Denn je nachdem, wann die Untersuchung erfolgt, ist das gesamte Tumorgewebe als Folge der PDT bereits schon nicht mehr durchblutet. Folglich ist die Zugänglichkeit für die Annexin-Sonde zum Tumorgewebe nicht mehr gegeben und somit ist über diesen Weg keine Therapieeinschätzung mehr möglich. Die Detektion von therapiebedingter Apoptose ist daher nur in einem multiparametrischen Konzept sinnvoll, das die Vaskularisierung des Tumors gleich mit abklärt. Theoretisch könnte der Apoptose-Nachweis in Verbindung mit dem Nachweis zur Vaskularisierung, der bereits auf dem Markt existiert, auch schon heute klinisch angewendet werden, ist Haedicke überzeugt. Denn die verwendeten Kontrastmittel sind nicht toxisch und die Bildgebung verursacht keine Strahlenbelastung beim Patienten. Ein weiterer großer Vorteil der Fluoreszenzbildgebung, so Haedicke, liegt darin, dass mehrere Parameter gleichzeitig abgefragt werden können. Möglich wird das durch unterschiedliche Emissionsmaxima der verwendeten fluoreszierenden Farbstoffe. Der einzige Nachteil der minimalinvasiven Fluoreszenzbildgebung, die mit einem Lichtspektrumim Nahinfrarotbereich arbeitet, ist die geringe Eindringtiefe in das Gewebe. Sie bietet sich daher bisher für Oberflächentumoren an und findet bereits im intraoperativen und endoskopischen Bereich ihre Anwendung.

IM PROFIL

Katja Haedicke studierte Biologie im Bachelorstudiengang an der Universität Bayreuth und absolvierte ihren Master in Mikrobiologie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Seit 2010 promoviert sie am Klinikum der Universität zum Thema „Multiparametrischer Nachweis der therapeutischen Wirksamkeit von photodynamischer Therapie (PDT) an Tumoren mittels NIRF-optischer Bildgebung“. Ihre Arbeit ist Teil des Forschungsprojekts „Photoimmuntherapie (PIT) – Kombination aus photodynamischer Therapie (PDT) und Immuntherapie zur Behandlung von Tumorerkrankungen unter Ausnutzung zelleigener Regulationssysteme und Strukturen“ der am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie I angesiedelten interdisziplinären Arbeitsgruppe Experimentelle Radiologie.

30.05.2013

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