Simultanes Tracking der Migration von individuellen Immunzellen nach Myokardinfarkt (MI) durch Multicolor-1H/19F-MRT

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Flögel; Professorin Dr. Maria Grandoch; Dr. Sebastian Temme
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 330470715

19F-MRT hat sich als hervorragende Methode erwiesen, um Entzündungsprozesse hintergrundfrei zu detektieren. Hierzu werden emulgierte Perfluorokarbone (PFCs) eingesetzt, die bevorzugt von zirkulierenden Monozyten phagozytiert werden und sich im Entzündungsherd mittels 1H/19MRI detektieren lassen. Unter bestimmten Umständen können aber auch B-Zellen, dendritische Zellen oder Neutrophile diese PFCs aufnehmen. Zudem können PFCs mit geringem Durchmesser durch ein permeables Endothel in den Entzündungsherd diffundieren, was dazu führt, dass das detektierte 19F-Signal aus verschiedenen Zellen stammt, die PFCs im Blutstrom und/oder lokal aufgenommen haben. Kürzlich haben wir den 19F-MRT-Ansatz dahingehend weiterentwickelt, dass mithilfe Liganden-modifizierter PFCs spezifisch einzelne Zellpopulationen angesteuert werden können. Ferner haben wir eine Methode zur simultanen Detektion von PFCs entwickelt, die individuelle spektrale Signaturen aufweisen. Dies ermöglicht die gleichzeitige Darstellung von verschiedenen Zelltypen, welche mit unterschiedlichen PFCs markiert wurden. Um die beschriebenen Limitationen zu überwinden, soll die 19F-Technologie wie folgt weiterentwickelt werden: 1) Spezifisches Targeting von Neutrophilen, klassischen/nicht-klassischen Monozyten und CD4+-T-Zellen: Hierzu werden wir PFCs herstellen, die spezifisch von den verschiedenen Immunzellen im Blut aufgenommen werden, und eine Multicolor-19F-Compressed-Sensing-Technik zur Empfindlichkeitssteigerung implementieren. Wir haben bereits das Targeting für Neutrophile etabliert und werden neue Targeting-Peptide gegen beide Monozytensubtypen über ein Phagen-Screening identifizieren. CD4+-T-Zellen werden durch anti-CD4-mAbs bzw. mAb-Derivate angesteuert und/oder mittels einer neuen transgene Mauslinie, deren CD4+-T-Zellen zur Internalisation spezieller Targeting-PFCs befähigt sind.2) Darstellung der sequentiellen Immunzellinfiltration und Änderungen der Gewebetextur nach MI: Das Tracking der Immunzelleinwanderung ins Herz nach MI wird eine exakte Einschätzung der aktuellen Immunantwort und kombiniert mit multiparametrischer 1H-MRT (T1, T2, CEST) eine umfassende Charakterisierung des lokalen Gewebestatus ermöglichen. Die parallele Anwendung dieser Techniken auf Knochenmark, Milz, Niere und Lunge wird zudem wichtige Hinweise auf die Auswirkungen eines MI auf die gesamte Immunzellmigration geben. Darüber hinaus werden wir untersuchen, wie sich ein veränderter Immunstatus auf die Heilung nach MI auswirkt. Zusammengefasst, wird dies (i) eine lokoregionale Darstellung der sequentiellen Einwanderung individueller Immunzelltypen in Kombination mit einer umfassenden Gewebecharakterisierung erlauben sowie (ii) den Einfluss eines MI auf die Migration von Immunzellen in Zielorgane wie Lunge oder Knochenmark zu bestimmen. In Zukunft könnte dieser Ansatz auch zur Darstellung von Entzündungsmustern in Patienten eingesetzt werden, um im Rahmen einer Präzisionsmedizin individuelle Therapien anzupassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen