Verschiedene Krebsarten – etwa Brustkrebs – können Metastasen im Gehirn bilden. Ein erstes Anzeichen für solche krankhaften Gewebeveränderungen ist eine stärkere Neubildung kleiner Blutgefäße. Herkömmliche Kontrastmittel, die bei Untersuchungen des Gehirns mithilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) eingesetzt werden, sind nicht geeignet, um die sich neu bildenden Zellen direkt und frühzeitig zu erkennen. „Hierfür benötigen wir ein Kontrastmittel, das die Empfindlichkeit der MRT deutlich erhöht, indem der Kontrastaufbau stark verbessert wird, und von dem wir sehr wenig brauchen“, sagt Dr. Leif Schröder vom Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin.
Seine Gruppe arbeitet schon länger an neuartigen Kontrastmitteln, die künstlich magnetisiertes Xenon im Gewebe detektieren, und die bereits in geringen Mengen Signale erzeugen. Um ein Kontrastmittel zu entwickeln, das sich speziell für den Einsatz an den Gefäßzellen der sogenannten Blut-Hirn-Schranke eignet, konnte der Physiker auf Vorarbeiten seiner FMP-Kollegin Dr. Margitta Dathe zurückgreifen: Sie hatte eine ähnliche Struktur für den Wirkstofftransport zu diesen Zellen in der Innenwand der Gefäße im Gehirn entwickelt. Diese Peptid-Struktur bildet sogenannte Mizellen, Aggregate von etwa 19 Molekülen, die sich spontan zusammenbinden.
Xenon-Mizellen zeigen Metastasen im Gehirn an
Um die Mizellen für den diagnostischen Einsatz nutzbar zu machen, ließen Schröder und sein Team sie umbauen: „Wir haben molekulare Käfige – synthetische Moleküle in Form eines hohlen Fußballs – eingefügt, in denen wir das Xenon kurzzeitig einschließen können. Pro Mizelle konnten wir also 19 Xenon-Beladungen für den Bildkontrast ‚anschalten‘ und damit diese Art der sich im Tumor bildenden Zellen direkt visualisieren“, berichtet Leif Schröder.
Die Streuung bösartiger Tumoren ins Gehirn ließe sich dank der Xenon-Mizellen frühzeitig detektieren, noch bevor eine großräumige Metastasierung eingesetzt hat. Denn Areale im Gehirn zeigen zu Beginn der Metastasenbildung eine vermehrte Gefäßbildung, die das Tumorgewebe für seine Versorgung mit Nährstoffen braucht.
Die von Schröders und Dathes Team entwickelten Mizellen werden von den Blutgefäßen aufgenommen, der Prozess der Gefäßneubildung lässt sich über das Xenon direkt visualisieren – und zwar schon in frühem Stadium. Konventionelle Methoden zur Markierung bestimmter Zellen für die MRT sind deutlich weniger sensitiv. Ein Vergleich zeigte, dass Alternativen mit Fluor-haltigen Kontrastmitteln etwa 16.000-fach ineffizienter sind.
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adbi.201900251
