Einzelzellbildgebung mittels time-lapse MRT: Dynamische Beobachtung patrouillierender Monozyten und ihre Rolle bei Tumorerkrankungen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Max Masthoff
• Fachliche Zuordnung: Radiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549903517

Das komplexe Zusammenspiel von Tumor- und Immunzellen innerhalb des Tumor-Mikromilieus (TME), das eine entscheidende Bedeutung für die Tumorprogression und -metastasierung hat, wird mithilfe der molekularen (Bildgebungs-)Forschung und Zellbiologie zunehmend besser verstanden. Dies hat unter anderem zum Zeitalter der innovativen Immuntherapie in der Krebsbehandlung geführt. Allerdings ist die Rolle der beteiligten Immunzellsubtypen noch nicht vollständig aufgeklärt. Dies gilt insbesondere für sogenannte nicht-klassische "patrouillierende" Monozyten (pMO), eine Untergruppe von Monozyten mit einem spezifischem Immunphänotyp, die hierüber von sog. "klassischen" Monozyten unterschieden werden können. Die pMO zeigen ein charakteristisches intravaskuläres, am Endothel „patrouillierendes“ Bewegungsmuster. Während erste Studien eine anti-tumorale Rolle der pMO gezeigt haben, ist ihr intravaskuläres Verhalten sowie ihre Häufigkeit und Bedeutung während der Tumorprogression oder einer Immuntherapie unbekannt. Kürzlich haben wir eine nicht-invasive, dynamische Einzelzell-Bildgebungstechnik namens time-lapse MRT entwickelt, die es ermöglicht einzelne intravaskuläre Monozyten mit Geschwindigkeiten ähnlich denen der pMO im murinen Gehirn zu detektieren und zu verfolgen. Wir haben hiermit beweisen können, dass die Anzahl der mittels time-lapse MRT detektierten Zellen während lokaler oder systemischer Entzündungen sowie Tumorerkrankungen und deren -therapie verändert ist. Es ist bisher unklar, welcher Monozytensubtyp durch die time-lapse MRT detektiert wird. In diesem Projekt soll daher nun untersucht werden, ob 1. spezifisch nicht-klassische Monozyten bzw. intravaskuläres Patrouillieren mittels time-lapse MRT detektiert und verfolgt wird; und 2. die time-lapse MRT genutzt werden kann, um die Rolle der pMO während Tumorprogression und -therapie zu untersuchen. Hierfür werden wir zunächst die pMO Population (pMO knockout, GFP Expression in pMO vs. Wildtyp) sowie anschließend das intravaskuläre Patrouillieren (selektive Stimulation vs. Blockade) in gesunden Mäusen modifizieren, und die resultierenden Effekte mittels time-lapse MRT, Intravital-Mikroskopie und ex vivo Validierungsmethoden untersuchen. Darüber hinaus werden wir dieselben Modifikationen an pMO und deren Patrouillierverhalten während des Tumorwachstums in einem murinen Glioblastom-Modell vornehmen, um die Auswirkungen auf das Tumorwachstum, die TME-Bildung und zusammensetzung sowie auf die Wirksamkeit einer Tumorimmuntherapie zu untersuchen. Auf diese Weise wird das beantragte Projekt gleichzeitig eine neue Methode zur nicht-invasiven dynamischen Bildgebung von einzelnen patrouillierenden Monozyten etablieren (die perspektivisch auch auf andere Zelltypen übertragbar wäre), sowie die Rolle nicht-klassischer Monozyten und deren Patrouillierverhalten für das Tumorwachstum, das Tumormikromilieu sowie für die Immuntherapie aufdecken und so möglicherweise neue Therapieansätze aufzeigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen