80/2009 - Forschungsverbund Berlin

nutzt werden kann. Steckt der Schlüssel im Zielmolekül,
fehlt noch das Sig nal für die Darstellung. Jetzt beginnt
die wirklich schwierige Aufgabe, und da kommt das
Edelgas ins Spiel. Schröder benutzt Xenon, weil sich
seine Magnetisierung durch eine Wechselwirkung mit
Rubidiumatomen künstlich steigern lässt, der Forscher
spricht von der Hyperpolarisation. Das hyperpolarisierte
Xenon bindet er dann an den Biosensor, damit das Gas
den Biosensor auf dem MRT sichtbar macht.
Bei der Umsetzung dieses so einfach klingenden Prinzips
gibt es aber ein Problem: Nur sehr wenig Xenon ist
in dem Biosensor lokalisiert und auch mit der künstlich
erzeugten Verstärkung der Magnetresonanz, der Hyperpolarisation,
ist die Magnetisierung der wenigen Xenon-
Atome in den Sensoren zu schwach, um ein sichtbares
Signal vom Hintergrundrauschen abzuheben. Viele Millionen
dieser Atome könnten die Stellen an den Zellen
sichtbar markieren. Schröder löst das Problem mit einem
sogenannten molekularen Käfig. Damit fängt er die Xenon-Atome
ein, für ganz kurze Zeit.
Das Gas begibt sich dorthin, in den Käfig, lässt sich
jedoch nicht festhalten und das soll es auch gar nicht.
Es geht keine chemische Verbindung ein, weder mit dem
Molekülkäfig noch mit dem Zielmolekül. Der molekulare
Käfig ist also porös und die Xenon-Atome wandern
ein und aus. Schröder bestrahlt die jeweiligen Atome,
die gerade gefangen sind, mit einem Radioimpuls und
hebt so die Polarisation und damit die Magnetisierung
auf. Auf diese Weise sammeln sich Tausende depolarisierter
Xenon-Atome um einen einzigen Käfig, die nicht
zu den MRT-Signalen beitragen. Das Ergebnis ist eine
messbare Schwächung des Magnetresonanz-Signals um
Leif Schröder
Dr. Leif Schröder studierte Physik
und chemie an den universitäten
Göttingen und Heidelberg,
wo er 2003 in Physik
promovierte. Nach einem vierjährigen
Aufenthalt in Berkeley
an der university of california
kehrte er im letzten Sommer als emmy-Noether-Stipendiat
der DFG nach Deutschland zurück. In den kommenden
fünf Jahren erhält Leif Schröder für seine Forschung fast
zwei Millionen euro vom europäischen Forschungsrat
(erc).
FMP | BLIcKPuNKt FOrScHuNG
den Käfig im Vergleich zum Rest der Umgebung, wodurch
die gesuchte kranke Umgebung im Körper lokalisiert
wird. „Mit diesem Prinzip lassen sich maßgeschneiderte
Sonden für viele biologisch wichtige Moleküle
herstellen“, so Schröder.
In Zukunft könnten Mediziner ihren Patienten bereits
hyperpolarisierte Edelgase verabreichen und so über die
entstandenen Bilder Krankheiten früh erkennen oder das
Anschlagen von Behandlungsmethoden überprüfen und
optimieren. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg.
Schröder ist im Moment dabei, eine eigene Forschergruppe
zur molekularen Bildgebung am FMP aufzubauen
und erhält dafür vom Europäischen Forschungsrat in
den kommenden fünf Jahren fast zwei Millionen Euro
Forschungsgelder. Silke Oßwald
verbundjournal Dezember 2009 17
Foto: wikimedia Foto: privat
Ein MRT liefert Aufnahmen
von Gewebe und Organen.