MRT in Farbe für individuellere Therapien

Bei einer Magnetresonanztomographie (MRT, auch Kernspintomographie genannt) werden die Patienten mit Radiowellen durchleuchtet. Bisher waren dadurch aber nur Schwarz-Weiß-Aufnahmen möglich. Viele Strukturen, wie etwa kleine Mengen von Tumorzellen, konnten dabei nicht sichtbar gemacht werden. Nun ist es Berliner Wissenschaftlern vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Zusammenarbeit mit Forschern der Freien Universität Berlin gelungen, mit hochempfindlichen neuen Kontrastmitteln verschiedene Zelltypen so zu markieren, dass sie Radiowellen unterschiedlicher Frequenz aussenden. Damit entstehen Bilder, auf denen manche Zellen rot, andere grün leuchten.

MRT: Xenon markiert bestimmte Zellen

Beim MRT werden bestimmte Atomkerne im Körper durch ein starkes äußeres Magnetfeld dazu angeregt, Radiowellen auszusenden. Durch schichtweise Aufnahmen entsteht dann ein dreidimensionales Bild. Bisher wurden dabei vor allem die Kerne von Wasserstoffatomen vermessen. Diese kommen zwar überall im menschlichen Körper vor, senden aber nur sehr schwache Signale aus. Die neue Technik nutzt dagegen das Edelgas Xenon, das weit stärkere Signale aussendet, wenn man seine Atomkerne zuvor mittels Laserstrahlen in einen „hyperpolarisierten“ Zustand versetzt.

Für besonders interessante Aufnahmen im MRT müsste man allerdings mit dem Edelgas besondere Zielstrukturen markieren, zum Beispiel krankhaft entartete Zellen oder Ablagerungen in den Arterien. Die Berliner Forscher haben dafür verschiedene molekulare „Container“ entwickelt, die das Xenon einfangen, und die sich wiederum leicht als Sonden im menschlichen Körper einsetzen lassen. Heftet sich ein solches Kontrastmittel an eine gesuchte Zelle im Körper, dann fischt es fortan Xenonatome aus der Umgebung, die von dort Radiowellen einer bestimmten Frequenz ausstrahlen.

Individuellere Behandlung durch farbiges MRT

In der aktuellen Arbeit setzten die Berliner Forscher zwei unterschiedliche Container gleichzeitig ein, durch die das Xenon dann Radiowellen mit unterschiedlicher Frequenz aussendet; manche Zellen sahen im Bild dadurch grün, andere rot aus. So entstanden zweifarbige Bilder, die es beispielsweise erlauben, in den Körper transplantierte Zellen zu verfolgen oder Tumore zu lokalisieren und in ihrer spezifischen zellulären Zusammensetzung darzustellen. Auf diese Weise könnten die farbigen MRT-Aufnahmen zu einem individuelleren Einsatz von Therapien beitragen.

Die Möglichkeit eines Anfärbens von Zellen für mehrfarbige Kernspinaufnahmen wird schon länger propagiert, scheiterte aber bislang an der zu geringen Empfindlichkeit der Technik. „Wir haben durch unsere jahrelange Entwicklungsarbeit die nötige Sensitivität erreicht und können nun verschiedene Kontrastmittel und Anwendungsmöglichkeiten testen“, erklärt Dr. Leif Schröder, einer der Studienautoren. Eines der beiden in dem Versuch verwendeten Kontrastmittel ist bereits klinisch erprobt, da es auch bei Ultraschall-Diagnostik eingesetzt wird.

Das verwendete Xenon ist für den Menschen vollkommen ungefährlich. Bei einer klinischen Anwendung könnten es die Patienten problemlos inhalieren und so im Körper verteilen. Die Arbeit der Berliner Wissenschaftler wurde im renommierten Fachjournal Nano Letters veröffentlicht und kürzlich auf dem World Molecular Imaging Congress vorgestellt. Die neue Technik der Xenon-Kernspintomographie wird derzeit von verschiedenen Arbeitsgruppen weltweit entwickelt.

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