Präklinische Forschung
Das internationale, interdisziplinäre Team der präklinischen Forschung involviert Technische Assistenten, Nuklearmediziner, Tierärzte, Physiker sowie Radiochemiker und Radiopharmazeuten.
In unserem präklinischen Bildgebungslabor steht hochauflösende PET/CT-Technologie für kleine Tiere zur Verfügung, mit der im Experiment die gleichen PET-Substanzen verwendet werden, die auch im Patienten zum Einsatz kommen. Im Maus- oder Rattenmodell können Krankheiten studiert und insbesondere Therapie-Effekte im Zeitverlauf quantitativ bestimmt werden. Biologisch relevante Parameter wie Stoffwechsel- oder Transport-Raten oder Rezeptor-Bindungsaffinitäten werden aus den in vivo Bildgebungsdaten mit modernen Verfahren der kinetischen Modellierung und Machine Learning extrahiert.
Besondere Relevanz hat die Validierung von Tiermodellen mittels PET, da die Möglichkeit besteht, mit dem gleichen Radiopharmakon die Funktion beim Menschen und Tier zu vergleichen.
Vergleich zwischen Tiermodell und Patient – Neuroendokriner Tumor
Im Patienten zeigt sich im PET-Bild typischerweise eine hohe Somatostatinrezeptorbindung ([68Ga]DOTATATE) im Tumor (hier Lebermetastasen) und ein normaler Glukosestoffwechsel ([18F]FDG). Transplantierte menschliche Tumorzellen im Genick der Maus weisen allerdings veränderte Eigenschaften auf (niedrige Somatostatinrezeptordichte und hoher Glukosestoffwechel).
à dieses Tiermodell ist für die Untersuchung endokriner Tumoren nicht geeignet, da es die menschliche Situation nicht wiederspiegelt.
Der Fokus der präklinischen Nuklearmedizin und ihrer Kooperationsprojekte liegt dabei in folgend aufgeführten Studien:
- Alzheimer- und Demenzerkrankungen
- Schwindel- und Gleichgewichtsstörungen
- Epilepsien
- Kardiovaskulären Erkrankungen
- Langzeitschäden von ionisierender Strahlung
- Muskeldystrophien
- Xenotransplantationen
- Nanopartikeln
- Tumorforschung
Da die Bildgebung im selben Tier mehrfach wiederholt werden kann, ist es möglich, den zeitlichen Verlauf des Signals über längere Zeit (Monate) und nach Interventionen im Tiermodell zu messen. Durch diese seriellen Messungen werden stabilere Daten erzielt als bei Gruppenvergleichen, wie in diesem Beispiel gezeigt werden konnte:
Ga68-Positronen-Emissions-Tomographie mit koregistrierter Computertomographie in der Maus;
A.) Biodistribution von Nanopartikel mit Ga68 Markierung: Anreicherung in der Leber (rot dargestellt).
B.) Biodistribution von freiem Ga68: Anreicherung in Herz und Blase (rot dargestellt).
[18F]FDG- PET Messung im Schwein
+
CT Aufnahme im Schwein
=
Das kombinierte PET/CT ermöglicht eine Fusion von PET und CT ohne Änderung der Lageposition. Folglich kann eine exakte Aussage über den Metabolismus in vivo (PET) und die Morphologie (CT) getroffen werden. Dargestellt ist eine deutliche Radiotracer Anreicherung in den Speicheldrüsen, sowie Gehirn, Hern, Nieren und Blase. Die Aktivierung in den Wachstumsfugen basiert auf dem juvelinen Alter des Schweines.
Durch Verknüpfung der klinischen Symptomatik, Verhaltensanalysen (Open Field, Elevated Plus Maze, T-Maze, Morris Water Maze, CatWalk) und bildgebenden Verfahren (Positronen-Emissions-Tomographie, Magnetresonanztomographie, Computertomographie) können detaillierte, ganzheitliche Erkenntnisse gewonnen und in Relation gesetzt werden. Diese methodischen Verfahren ermöglichen eine Verknüpfung von zielbewussten, longitudinalen Studien bei gleichzeitiger Tierzahlreduktion.
Videoaufzeichnung Fortbewegung einer Ratte im CatWalk. Durch diese Verhaltensanalyse können u.a. Informationen über den Bewegungsablauf, das Gangbild und die Geschwindigkeit generiert werden.
Die präklinische Wissenschaft in der Nuklearmedizin hat es sich zur Aufgabe gemacht neben grundlagenwissenschaftlichen Fragestellungen zukunftsweisende Untersuchungs-und Behandlungsverfahren zu entwickeln. Unsere Forschung erfolgt nach strengen ethischen Grundsätzen und internationalen Standards, unter Berücksichtigung des Strahlenschutzes. Dabei achten wir ausdrücklich auf die Einhaltung des deutschen Tierschutzgesetztes und den aktiven Tierschutz im Sinne der 3R (Replace, Reduce, Refine) um verantwortungsbewusste und innovative Wissenschaft betreiben zu können. Unseren Mitarbeitern bieten wir insbesondere die kontinuierliche Teilnahme an internen und externen Fortbildungen an. Durch stetiges Qualitätsmanagement und Verbesserungen sind wir stetig darauf bedacht die Effizienz unserer Projekte zu steigern.
