Molekulare Bildgebung

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Molekulare Bildgebung

Molekulare Bildgebung

Tipps für den Beginn von Forschungsaktivitäten

Fabian Kiessling

Experimentelle Molekulare Bildgebung

Experimental

Molecular

Imaging


Motivation

Paradigmenwechsel in der Medizin

Engere Verknüpfung von in vitro und in vivo Diagnostik

Engere Verknüpfung von Diagnostik und Therapie (Theranostik)

Bedarf für Berücksichtungung von

Morphologie

Pathophysiologie

Molekularen Markern

Erfordert genaue Kenntnis über die Erkrankung

Experimental

Molecular

Imaging


Chance und Risiko für den Radiologen

Chance:

Radiologe wird genereller Experte für Diagnostik und

bildgestützte Therapie

Risiko:

Andere Disziplinien kennen die Pathophysiologie ihrer

Erkrankung besser

Radiologe nur ausführendes Organ

Radiologen verlieren zunehmend Kontrolle über

“Spezialanwendungen” an den Bildgebungsgeräten

Experimental

Molecular

Imaging


Chance und Risiko für den Radiologen

Erstklassige Forschung ist Vorraussetzung für die

Anerkennung der starken Stellung der Radiologie

Poltische Maßnahmen können nur unterstützen oder

negative Entwicklungen verzögern

Neue Bildgebungsverfahren sollten intensiv beforscht

werden

Experimental

Molecular

Imaging


Molekulare Bildgebung

Molekulare Bildgebung:

Erfassung biologischer Prozesse auf molekularem

und zellulärem Niveau

(Wagenaar, Academic Radiology 2001)

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Molekulare Bildgebung: : Targets

Adhesionsmoleküle

αvß3-Integrin

Herceptin

(mAK Her2 )

Reportergene

(Transferrinrezeptor Gen)

Transferrin

Rezeptoren

Glucosetransporter

Transporter

Translation

Enzyme

mRNA

Signalmoleküle:

Farbstoff

Radiotracer

Nanopartikel

Mikrobläschen

Substrate

Signalmolekül

Spezifischer Ligand

Linker

Epitop

Liganden:

Peptide

Antikörper(-Fragmente)

Aptamere

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Bildgebungsmodalitäten

ten

MRT

FRI

MRS

PET

SPECT

US

Klassische Verfahren

Neue Modalitäten

BLI

FMT

OCT

Phase Contrast CT

MPI

X-CT

Hyper MRT

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Persönliche

Motivation

Habilitation

Chefarzt werden

Wissenschaftliches Interesse / Neugierde

Anerkennung

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Betätigungsfelder

tigungsfelder

Anwendung

Proben vorhanden

Bildgebungsmodalitäten / Meßtechnik vorhanden

Radiologische Expertise ausreichend

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Beispiel 1: Lymphknotenbildgebung

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Harisinghani et al. NEJM 2003


Beispiel 2: Vergleich DWI – FDG-PET

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Lichy et al., Invest Radiol 2007


Beispiel 3: Monitoring von 5-FU 5

mit MRS

5-FU

5,6-dihydro-5-fluorouracil (DHFU)

alpha-fluoro-beta-alanine (FBAL)

FBAL

DHFU

5-FU

30

90

60

min

0 20 40 ppm

Schlemmer, et al., Cancer Res 1999

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Bitte beachten !

• Studien an kleinen Patientenkollektiven nur bei

Erstanwendung sinnvoll

• z.B. viele Publikationen mit wenig Patienten zur

Verwendung von DCE MRT zum Therapiemonitoring

• trotzdem: Verfahren bisher nicht etabliert

• Studien mit großen Fallzahlen selten

• therapeutische Konsequenz des Verfahrens zeigen

• Neue Vorgabe der DFG zu Lebenslauf und eigenen

Vorarbeiten

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Betätigungsfelder

tigungsfelder

Anwendung

Grundlagenforschung

Verwendung von etablierter Bildgebung / Sonden zur

Aufdeckung pathophysiologischer Zusammenhänge

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Beispiel 1: Tumorangiogenese

ASMA: rot CD31: grün Keratin: blau

VEGF: rot CD31: grün Keratin: blau

HaCaT Keratinozyten-Tumoren transfiziert mit VEGF oder PDGF + VEGF

Lederle et al., Am J Pathol (2009)

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Gefäß

äßreifung vermindert Permeabilität

VEGF

Mix

Lederle et al., Am J Pathol (2009)

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DCE MRT von Insulinomen (RIP(

RIP-Tag

Maus)

RGS-5 ko

RIP-Tag (WT)

kep

T2-Morphologie

• Expression von “SV40 Large T antigen (Tag)” unter Kontrolle

des “rat insulin gen promoters (RIP)” in Pancreas β-Zellen

• RGS: Regulator of G-Protein-Signaling

Hamzah et al. Nature 2008

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Tipps

Lesen Sie sich sorgfältig ein !!

Prüfen Sie ihr Umfeld nach Experten, die Sie

unterstützen können

Lernen Sie die erforderlichen molekularbiologischen

Techniken

Meist Hauptarbeit in der Studie

Bessere Einschätzbarkeit des Arbeitsaufwandes

Nur so können Sie kompetent mitreden

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Tipps

Meist 2-3 Jahre bis zum ersten Paper

Entwickeln Sie ein Gesamtziel über 5-8 Jahre mit

Teilzielen (erreichbar in 1-3 Jahren)

Nur sinnvoll, wenn wissenschaftliche Laufbahn

angestrebt

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Betätigungsfelder

tigungsfelder

Anwendung

Grundlagenforschung

Entwicklung

Bildgebungsmodalitäten / Techniken

Sonden

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Beispiel 1: Intrinsisches Gating bei µCT

Dinkel et al.

Circulation Cardiovasc. Imaging 2009

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Molekulare Sonographie

Polymer-stabilisierte MBs

Strepdavidin-MBs

Funktionalisierte MBs

Gas

Gas

Gas

+ Streptavidin

+ Biotinylierte Moleküle

Hauff et al., Radiology 2004

Palmowski et al. Mol Cancer Ther 2008

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Tipps

Signifikantes Vorwissen erforderlich

Doppelstudium

Doktorarbeit zum Thema

Nur erfolgversprechend bei Einbettung in interdisziplinäre

Infrastruktur

Nicht von vornherein aus klinischer Routine aussetzen

Studie vorbereiten (Tierversuchsantrag etc.)

einarbeiten

erste Experimente

dann aussetzen oder partiell für Forschung freistellen lassen

Sonden in vitro schnell einsetzbar – Optimierung für in vivo

Anwendung kann Jahre dauern

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Tipps

Langfristig planen

Alternativstrategien einplanen

Tipp:

Ein Hochrisikovorhaben und ein „sicheres“ Projekt parallel

laufen lassen

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Zusammenfassung

Erforschung der molekularen Bildgebung durch Radiologen ist für

das Fach wichtig

Molekulare Bildgebung bietet vielfältige Betätigungsfelder

Folgen Sie Ihren Interessen und Neigungen – dann werden Sie

erfolgreich sein

Produzieren Sie keine Paper sondern Wissen !!

Interesse

DRG-Programm: FORSCHER FÜR DIE ZUKUNFT

3 Kurse (Aachen, Heidelberg, Berlin)

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