A-Projekte

Die A-Projekte umfassen die Grundlagenforschung der Bildgebung und teilen sich in drei Schwerpunkte auf:

  • Methoden der Bildgebung

  • Methoden zur Analyse

  • Glykochemie

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Projekt A01 (Braun/Sack)

Multiskalare Elastographie
© I. Sack - Charité - Universitätsmedizin Berlin

Multiskalare Elastographie zur Charakterisierung pathologischer Veränderungen der Extrazellulärmatrix

Die MR-Elastographie (MRE) erlaubt die Quantifizierung der mechanischen Eigenschaften von Weichgeweben für die klinische Diagnostik. In A01 soll die multiskalare MRE zur Bestimmung des Schermodulus biologischer Gewebe vom Submillimeter-Bereich, über Mausmodelle bis in den klinischen Bereich ganzer Organe zur Charakterisierung biophysikalischer Veränderungen der Extrazellulärmatrix (EZM) entwickelt werden. Anhand generischer Phantome aus EZM-Komponenten sowie biologischer Proben soll mittels multiskalarer MRE und viskoelastischer Modellierung auf mikroskopische EZM-Veränderungen im Verlauf pathologischer Prozesse geschlossen und die Methodik zur biophysikalisch-fundierten EZM-gerichteten Bildgebung etabliert werden.

Projekt A02 (Wiekhorst/Trahms/Taupitz)

Projektübersicht A02
© Charité - Universitätsmedizin Berlin

Magnetic Particle Imaging für die Bildgebung der Extrazellulärmatrix

Magnetic Particle Imaging (MPI) ist ein neues quantitatives Verfahren zur spezifischen Bildgebung von magnetischen Nanopartikeln. Eigene experimentelle Vorarbeiten zeigen die Eignung magnetischer Nanopartikel als Glykosaminoglykan-gerichtete Sonden zur Darstellung von Prozessen in der Extrazellulärmatrix. In diesem experimentellen Projekt wird die Hypothese untersucht, dass mit MPI biomolekulare Prozesse der pathologisch veränderten Extrazellulärmatrix mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung basierend auf dem dynamischen Verhalten von magnetischen Nanopartikeln indirekt dargestellt werden können. Als Referenz werden im Verbund quantitative physikalische und biochemische analytische Methoden eingesetzt.

Projekt A03 (Teutloff/Bittl)

Projektübersicht A03
© Ag Bittl, Freie Universität Berlin

Elektrospin-Resonanzspektroskopie zur Erforschung von Gadolinium-Glykosaminoglykan-Komplexen

Vorarbeiten der Klinischen Forschergruppe KFO 213 deuten an, dass Gadolinium-haltige Kontrastmittel das Gadoliniumion an stark sulfatierte Glykosaminoglykane, die vermehrt in entzündetem Gewebe auftreten, abgeben können. Auch wenn dieser Transchelierungsprozess nur zu einem sehr geringen Maß auftritt, bietet er das Potenzial, als spezifischer Marker für die Bildgebung pathologischer Veränderungen der Extrazellulärmatrix zu dienen. Daher ist es notwendig, den möglichen Einfluss dieses Prozesses auf die Kontrasterhöhung in Glykosaminoglykan-haltigem Gewebe zu untersuchen. Im Verbund nutzen wir die Elektronenspin-Resonanzspektroskopie, um in Glykosaminoglykanen Bindungsmotive für Gadolinium zu identifizieren und zu charakterisieren.

Projekt A04 (Kanngießer)

© B. Kanngießer - TU Berlin
Darstellung der Micro-XRF Karte von Zellgewebe einer Maus.
© B. Kanngießer - TU Berlin

Röntgenmikroskopie und -spektroskopie für die Speziation der chemischen Umgebung von metallbasierten Bildgebungssonden

Dieses Projekt wird für die Lokalisierung und chemische Speziation von intravenös injizierten metallbasierten Bildgebungssonden in Geweben mit pathologisch veränderter Extrazellulärmatrix (EZM) verschiedene Röntgen-basierte analytische Verfahren einsetzen. Dies sind Laborröntgenmikroskopie mit 3D-Lokalisierung, korrelative Fluoreszenzmikroskopie zur Verknüpfung von strukturellen Informationen mit funktionalen Daten der entsprechenden Geweberegion, und spektroskopische Röntgenscantechniken am Synchrotron sowie Detektion chemischer Zustände von Eisenoxid-Nanopartikeln mit sub-µm Auflösung. Die Geräteentwicklung stellt einen Hauptpunkt für die Etablierung eines angepassten analytischen Arbeitsablaufs innerhalb des SFB dar, um die Wechselwirkung der Bildgebungssonden mit Komponenten der EZM zu analysieren.

Projekt A05 (Pagel)

In dieser Grafik wird die Struktur der Glykosaminoglykane dargestellt.
© K. Pagel - FU Berlin

Entschlüsselung der Struktur von Glykosaminoglykanen und ihrer Bindungseigenschaften mit kationischen Metallkomponenten von Bildgebungssonden

Glykosaminoglykane (GAGs) sind eine diverse Klasse von Polysacchariden, die unterschiedlichste Funktionen erfüllen. In Abhängigkeit von ihrer Struktur binden GAGs Metallkomponenten von kationischen Bildgebungssonden mit unterschiedlicher Affinität, was sie zu attraktiven Kandidaten als Zielstrukturen für die In-vivo-Bildgebung von Krankheiten macht. In diesem Projekt werden Methoden der Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie und Gasphasen-Spektroskopie entwickelt, um die Struktur und Kationenbindungsaffinität von GAGs zu charakterisieren. Die gewonnenen Ergebnisse werden zum besseren Verständnis der Rolle von GAGs bei unterschiedlichen Erkrankungen beitragen.

Projekt A06 (Seeberger/Tauber)

© R. Tauber - Charité - Universitätsmedizin Berlin

Synthese von Glykosaminoglykanen und Entwicklung von Glykosaminoglykan-gerichteten Antikörpern

Glykosaminoglykane (GAG) binden wegen ihrer Fähigkeit zur Komplexbildung kationische Metallionen. Die molekularen Grundlagen dieser Komplexbildung sind weitgehend unverstanden. A06 untersucht die Beziehung zwischen der Bindungsaffinität kationischer Bildgebungssonden und der GAG-Struktur. Dazu werden GAG-Sequenzen definierter Struktur, identifiziert in Krankheitsmodellen, chemisch synthetisiert. Die Bindungsaffinität zu kationischen Bildgebungssonden wird mit In-vitro-Bindungsassays untersucht. Die Bindung mit korrespondierenden Bildgebungssonden in Gewebeschnitten wird in Ko-Lokalisierungsexperimenten mit Hilfe monoklonaler Antikörper (mAb), die gegen die synthetisierten GAG-Sequenzen generiert werden, charakterisiert. mAb markiert mit Gd-Chelat werden für In-vivo-Bildgebungsexperimente eingesetzt. Die Ergebnisse sollen zu einem besseren Verständnis der Bindung kationischer Bildgebungssonden an GAGs auf molekularer Ebene beitragen.