Die zelluläre oder systemische Bildgebung ist eine zentrale Methode, die in allen Tiermodellversuchen innerhalb des Projekts CRC1009 angewendet wird. Ziel ist es, das Zellverhalten und die Zellbarrieren zu untersuchen. Die Fluoreszenzmikroskopie ist aufgrund ihrer hervorragenden Empfindlichkeit und Spezifität die Methode der Wahl für Zellkulturen und Gewebeschnitte. In vivo ist es jedoch destruktiv und bietet nur eine „Schlüssellochansicht“ eines räumlich begrenzten Zielbereichs. Die nicht-invasive Bildgebung ist eine Bereicherung für etablierte biochemische und mikroskopische Methoden und fügt ein neues Verständnisniveau hinzu, das mit herkömmlichen Mikroskopiemethoden nicht erreicht werden kann. Unter den nicht-invasiven Bildgebungsmethoden ist die MRT ein besonders vielseitiges Werkzeug zur Abbildung von Zellpopulationen und der Integrität von in vivo Barrieren, da sie eine hohe räumliche Auflösung, verschiedene Kontraste sowie statische und dynamische Daten in 2D und 3D bei voller Eindringtiefe bietet. MRT-Methoden werden daher in einem zentralen Projekt im CRC entwickelt und bereitgestellt. Es ist wichtig anzumerken, dass dies nicht als Serviceprojekt konzipiert ist, sondern als Projekt mit eigenen wissenschaftlichen Zielen, das neuartige Methoden zur Abbildung von Zellen und Barrieren entwickelt. In den vorangegangenen Förderperioden haben wir gezeigt, dass die Zeitraffer-MRT einzeln markierte Immunzellen auflösen und diejenigen verfolgen kann, die sich innerhalb des Gefäßsystems des Gehirns bewegen. Die Anzahl der beobachteten Zellen unterschied sich bei gesunden Tieren im Vergleich zu Mäusen nach dem Einsetzen einer Immunantwort signifikant. Um das Schicksal und die Barrierekreuzung von Eisenoxid-Nanopartikeln (IONP) zu bewerten, die zur Zellmarkierung verwendet wurden, haben wir einen neuen Ansatz entwickelt. Wir haben ein neuartiges IONP aus 57Fe entwickelt und dieses mithilfe eines multimodalen Ansatzes verfolgt, bei dem MRT mit massenspektrometrischer Bildgebung kombiniert wurde. Zur Beurteilung des Barrierebruchs bei Krebs konnte die Charakterisierung der Tumormikrostruktur mit oszillierenden Gradientendiffusionsmessungen erreicht werden. Zur Charakterisierung der Leckage von Blut-Hirn-Schranken und der Verteilung von Kontrastmitteln über Barrieren haben wir ein neuartiges Tiermodell implementiert, mit dem einzelne arterielle Eingabefunktionen von Kontrastmitteln genau bestimmt werden können. Die Methoden zur Charakterisierung der Zellmigration, der Bakteriendynamik und der Gewebemikrostruktur bleiben jedoch hinsichtlich der zeitlichen und räumlichen Auflösung begrenzt. Daher bleibt das allgemeine Ziel dieses zentralen Projekts die Entwicklung und Anwendung verbesserter Bildgebungsmethoden. Zu diesem Zweck entwickeln wir neuartige Markierungsprotokolle und verbesserte Nachweisschemata für den Nachweis und die Verfolgung von Einzelzellen mit MRT, MR-Sequenzen zur Charakterisierung der Gewebemikrostruktur und spezielle Methoden für die Verfolgung von Bakterien in Modellen bis zu Bedingungen der Biosicherheitsstufe 2 (bsl2) erforderlich. Wir werden uns speziell bemühen, die zeitliche Auflösung der Zeitraffer-MRT zu erhöhen, um einzelne rollende Leukozyten aufzulösen, die mikrostrukturelle Charakterisierung von Tumoren und weißer Substanz im Gehirn zu verbessern und Werkzeuge zur Verfolgung von Bakterien für die Bildgebung des Abdomens zu entwickeln. Diese neuartigen Methoden werden verwendet, um maßgeschneiderte Bildgebungsprotokolle für die nicht-invasive Zellverfolgung und systemische MRT zu erstellen, die den spezifischen Anforderungen aller Projekte innerhalb des CRC unter Verwendung von Tiermodellen entsprechen. Unsere Bemühungen werden weiterhin die Lücke zwischen systemischen Bildgebungs- und Mikroskopiemethoden schließen und somit die diagnostischen und analytischen Optionen innerhalb dieses CRC verbessern.
Förderzeitraum: 07/2020 - 06.2024