Zelluläre Multispektrale Optoakustische Tomographie (MSOT) zum Therapiemonitoring von adoptiv transferierten T-Lymphozyten

• Antragsteller: Professor Dr. Reinhard Meier; Professor Dr. Christian Plank
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277842002

• Erstellungsjahr: 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Projekt hatte zum Ziel, die MSOT für das Therapiemonitoring von zellbasierten Immuntherapien zu erproben. ln der vorliegenden Arbeit wurde dazu die adoptive T-Zell Therapie als Beispiel für eine zelluläre Immuntherapie und das OVA/OT1 Maus Model für die Erprobung in vivo gewählt. Wir untersuchten die intrinsische und extrinsische Markierung von T-Lymphozyten mit Gold Nanopartikeln und Fluoreszenzfarbstoffen im Nahinfrarotbereich (NIR). Weiterhin wurde die multispektrale optoakustische Tomographie als nicht-invasive und strahlungsfreie Bildgebungsmodalität für die Analyse der T-Zell Biodistribution und T-Zell Akkumulation im Tumor erprobt. Die Markierung der T-Lymphozyten mit Antikörper-gekoppelten Gold Nanorods und deren Bindung an den T- Zell Rezeptor wurde erfolgreich in vitro getestet. Die Visualisierung der Partikel mit MSOT in vivo erfolgte in Mäusen mit etablierten soliden Tumoren und nach adoptiven T-Zell Transfer. Eine zukünftige detaillierte Studie soll weitere Informationen zu optimalen Konzentrationen und Zeitpunkten liefern. Mit NIR Farbstoffen markierte T-Lymphozyten zeigten eine herausragende Möglichkeit zur ex vivo Epifluoreszenz-Analyse von transferierten Zellen. Aufgrund des Einsatzes der multispektralen Bildgebung ist es uns weiterhin gelungen, eine kontrastmittelfreie Bildgebung zur Detektion des Therapieansprechens zu etablieren. Dazu kann neben der Analyse von oxygeniertem und deoxygeniertem Blut auch der Zelluntergang in therapeutisch ansprechenden Tumoren aufgrund eigener spektraler Eigenschaften detektiert werden. Inwieweit dieses Spektrum sich auf eine Molekülgruppe beschränkt, soll in weiterführenden Studien geklärt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Longitudinal imaging of T cell-based immunotherapy with multi-spectral, multi-scale optoacoustic tomography. Scientific Reports 10; Article number: 4903 (2020)
  Kimm MA, Tzoumas S, GlasI S, Omar M, Symvoulidis P, Olefir I, Rummeny EJ, Meier R, Ntziachristos V