Translationale multimodale Bildgebung von Gliomen und Untersuchung von Immunzellveränderungen und Tumorzellinvasion unter zielgerichteter Therapie

• Antragsteller: Professor Michael Breckwoldt, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460276399

Immunologische Prozesse spielen eine wichtige Rolle bei vielen neurologischen Erkrankungen, u.a. bei Tumorerkrankungen. Gliome sind hoch maligne Hirntumore, die gegen den Tumor gerichtete Immunantworten unterdrücken. Ein weiteres Merkmal von Gliomen ist ihr infiltratives Wachstum entlang von Faserbahnen der weißen Substanz bis in die kontralaterale Hemisphäre. Die Magnetresonanz Tomographie (MRT) ist die Bildgebungsmodalität der Wahl für die initiale Diagnose und die Therapieüberwachung der Gliome. Die Visualisierung von immunologischen Effektorzellen, die die pathophysiologische Grundlage von Erkrankungen bilden, ist aktuell in der klinischen Praxis nicht möglich. Die klinische Bildgebung kann bislang v.a. die Morphologie darstellen (z.B. Tumor Größe, Ausmaß von Ödem oder Gliose), jedoch nur wenige „funktionelle“ Informationen zu Immunzell-Einwanderung, -Verteilung oder entsprechender Änderungen unter Therapie liefern. Dies wäre jedoch wichtig, um neurologische Erkrankungen besser zu verstehen und schlussendlich auch zu behandeln. Zudem werden aktuell neue Therapien entwickelt, welche das immunologische Tumormikromilieu und die Tumorzellinvasion modulieren. Diese neuen Therapien erfordern zum Therapiemonitoring auch eine Weiterentwicklung der Bildgebung. Dies könnte möglicherweise auch für das Monitoring weiterer solider Tumorerkrankungen genutzt werden. Neue Bildgebungsmethoden könnten auch neue Erkenntnisse über Erkrankungsmechanismen ermöglichen, die Therapieentwicklung unterstützen und das Therapiemonitoring verbessern. Trotz vielfacher “proof of principle” Studien, ist das Konzept des “Immuno-Imaging” bislang nicht in die klinische Praxis eingegangen. Limitationen der MRT umfassen die Auflösung (~50µm; bis ~ 1mm) und die mangelnde Spezifität von konventionalen MRT Sequenzen. Optische Bildgebungsmethoden können diese Limitationen überwinden. Verschiedene Entwicklungen im Bereich von Gewebe “Clearing” und Lichtscheibenmikroskopie (“Ultramikroskopie”, UM) ermöglichen die Erstellung von 3D Datensätzen mit Einzelzellauflösung. Dies ermöglicht die Entwicklung einer “ground truth” für die Entwicklung von MRT Biomarkern. Der Antrag umfasst vier Ziele:1. Die Entwicklung von multimodaler Bildgebung zur Visualisierung von angeborenen und adaptiven Immunzellen mittels MRT und korrelativer optischer Bildgebung unter Anwendung neuer Analyseverfahren („Radiomics“).2. Die spezifische Darstellung unterschiedlicher immuntherapeutischer Verfahren mittels Bildgebung (Immuntherapie, Bestrahlung) zur Verbesserung des mechanistischen Verständnisses von Immunantworten unter Therapie sowie die Entwicklung von Bildgebungsmarkern für das Therapieansprechen.3. Die Entwicklung von korrelierter MRT und Ultramikroskopie zur Visualisierung von Tumorzellinvasion 4. Die klinische Translation von Bildgebungsmarkern zur Untersuchung von Gliom-kohorten unter Immuntherapie und zur Detektion von Tumorzellinvasion.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen