NATIONAL PROJECT GRANTS
In Deutschland wurden 2018 13,2 Millionen diagnostische Untersuchungen an Patienten mit bildgebenden Verfahren durchgeführt. Dabei dominieren bisher die klinisch weit verbreiteten Ultraschall-, CT-, MRT‐ und radioaktiv basierten Verfahren (PET und SPECT). Innovative Verfahren nutzen dagegen die Vorteile fluoreszenz‐optischer Untersuchungen im Nahinfrarot Bereich (NIR) in Verbindung mit geeigneten Tracern, wie hohe Sensitivität, Spezifität und die Eignung zur molekularen Bildgebung, sowie geringe Gesundheitsbelastung für Untersucher und Patienten. Hauptursache dafür, dass die optische Bildgebung bisher noch keine breite Anwendung am Patienten gefunden hat, ist neben der mangelnden klinischen Verfügbarkeit von geeigneten optischen Tracern, die beschränkten Möglichkeiten, die gemessenen Intensitäten der Fluoreszenzsignale standardisiert und quantifiziert zu bestimmen. Auch ist damit die Vergleichbarkeit der Ergebnisse von der Grundlagenforschung über die präklinische Forschung bis hin zur klinischen Forschung nicht gegeben, was die Entwicklung neuer Therapeutika und Tracer stark einschränkt. Der in diesem Kooperationsprojekt mit der BAM verfolgte Lösungsweg zielt genau darauf ab ‐ nämlich die quantifizierbare und translationale NIR‐Bildgebung in einem Gerät. Im Rahmen des Projektes soll ein optisches Fluoreszenzbildgebungssystem generiert werden, welches es ermöglicht, Fluoreszenzsignale translational von Grundlagenforschung, präklinischer Forschung, klinischer Forschung und Anwendung in der Diagnostik und Therapie krankheitsspezifisch zu detektieren, zu quantifizieren und schließlich zu validieren. Unsere angestrebten Produktlösungen werden die Weiterentwicklung von diagnostischen und therapeutischen Wirkstoffen in der Medizin wirkungsvoll unterstützen. Zusätzlich sorgt eine standardisierte und kalibrierte Daten‐ und Ergebniserhebung für eine höhere Akzeptanz der NIR‐Technologie im Pharmaentwicklungszyklus, der eine umfassende Geräte‐ und Methodenvalidierung im Rahmen der stetig steigenden Anforderungen einer nachweisbaren Qualitätssicherung im medizinischen Bereich erfordert.
Dieses Projekt wird gefördert von der Investitionsbank Berlin (ProFIT) und kofinanziert aus Mitteln der Europäischen Union aus dem Operationellen Programm des EFRE Berlin 2021- 2027 unter der Antragsnummer 10189122.
Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung neuer superparamagnetischer Eisenoxidnanopartikel (SPION) mittels einer auf mikrofluidischen Techniken basierenden, Herstellungs‐ und Oberflächenmodifikationsmethode. Nach erfolgreichem Projektabschluss sollen die SPION als Kontrastmittel für das in vivo MPI und MRT im präklinischen Marktsegment verwertet werden. Des Weiteren wird die Grundlage für die Verwertung der SPION für die Zellmarkierung und ‐ nachverfolgung via MRT oder MPI und der Anwendung in der MPH gelegt. Angestrebt werden aus großen Einkernteilchen bestehende SPION mit einer hohen Homogenität in Größe, magnetischen Eigenschaften als auch Morphologie, sowie einheitlicher Form und Kristallphase. Um dies zu realisieren wird im Verbund aus der nanoPET Pharma GmbH und dem Institut für Bioprozess‐ und Analysenmesstechnik e.V. mit Hilfe Chip‐basierter Mikrosystemtechnologien eine mikrofluidische Plattform etabliert, die Partikel ausführlich physikochemisch und magnetisch charakterisiert, in eine pharmazeutische Formulierung überführt und abschließend in vitro sowie in einem ersten Pilotexperiment in vivo untersucht. Mit den neuen SPION wird ein dringender Bedarf an optimierten Nanopartikeln für die diagnostische Bildgebung bzw. Therapie gedeckt, welcher Universitäten, Instituten und der pharmazeutischen Industrie neue Möglichkeiten im Bereich der Onkologie, Kardiologie und Neurologie sowie für die Entwicklung entsprechender neuer Diagnose‐ und Therapiemethoden bietet.
Dieses Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 13XP5095A gefördert.
Die Massenzytometrie (CyTOF‐Technologie) ist eine umfassende Weiterentwicklung der konventionellen Durchflusszytometrie und etabliert sich derzeit weltweit als Standard für die Erfassung höchstdimensionaler zellulärer Proteinexpressionsmuster in der biomedizinischen Forschung. Die Technologie bedient vor allem den rapide wachsenden Bedarf an Einzelzelltechnologien, die perspektivisch auch in der klinischen Diagnostik von Tumor‐ und Immunsystemerkrankungen Anwendung finden sollen. Da alle Schlüsselreagenzien für die Plattform von nur einer Firma (Fluidigm, USA) erhältlich sind, ist ein kommerzieller Innovationsdruck und Wettbewerb kaum vorhanden. Für die erfolgreiche und international kompetitive Anwendung der CyTOF‐Technologie ist ein Quantensprung in der Entwicklung hoch‐innovativer Reagenzien jedoch unerlässlich. Hier besteht ein dringender Bedarf an Reagenzien für hochsensitive Massenzytometrie‐Assays zur Detektion schwach exprimierter Zellantigene, wie etwa Zytokinrezeptoren. Die Synthese maßgeschneiderter Nanopartikel (NP) auf Gd‐Basis für die Konjugation an Antikörper soll diesen Bedarf decken. Weiterhin sollen nanopartikuläre Reagenzien mit bislang ungenutzten Metallen (z.B. Zinn, Rhenium, Barium etc.) in der Massenzytometrie synthetisiert werden, um eine noch höherdimensionale Zellcharakterisierung zu ermöglichen (der Informationsgehalt wächst mit jedem Messkanal exponentiell). Schließlich soll ein einfach nutzbares und universelles Zelloberflächen‐Barcoding zur Harmonisierung von CyTOF‐Daten etabliert werden. Die bisher nur exemplarisch genutzten Nanopartikel sind aufgrund ihrer sehr hohen Metallionendichte besonders vielversprechend für die Anwendung in der Massenzytometrie. Dieses Ziel soll im Projekt InnoCyT in einem interdisziplinären Verbund aus nanoPET und dem DRFZ mit seinen Experten aus den relevanten Fachdisziplinen Kolloidchemie, Biologie und Biochemie erreicht werden.
Dieses Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 031B0758A gefördert.
Brustkrebs stellt mit über 71.000 Diagnosen pro Jahr allein in Deutschland die häufigste Krebsneuerkrankung bei Frauen dar. Operation und Strahlentherapie sind die wesentlichen Behandlungsformen dieser Erkrankung, bei fortgeschrittenen Tumoren wird zusätzlich systemisch Chemotherapie eingesetzt. Bei der Strahlentherapie werden hochenergetische Photonen verwendet, um die Tumorzellen zu zerstören. Nachteile sind die unmittelbaren Nebenwirkungen und Langzeitschäden im bestrahlten Areal. Ziel des Verbundes aus der nanoPET Pharma Gmbh, dem Max Planck Institut für experimentelle Medizin und dem Universitätsklinikum Göttingen ist es, ein alternatives Verfahren zu der hochenergetischen Strahlung in der strahlentherapeutischen Behandlung von Tumoren, am Beispiel des Mammakarzinoms, zu etablieren. Hierfür werden neuartige nanopartikuläre TherapieVerstärker (nano- TVs) entwickelt. Durch den Einsatz niederenergetischer Röntgenstrahlung und auf Grundlage des photoelektrischen Effektes können diese nanoTVs Photoelektronen emittieren. Diese führen wiederrum zur Bildung von freien Radikalen (z.B. aus Wassermolekülen), die in der Lage sind, Tumorzellen zu zerstören. Im Gegensatz zu der klassischen Strahlentherapie, die durch einen Linearbeschleuniger erzeugte hochenergetische Strahlung benötigt, wird bei dieser Methode nur niederenergetische Röntgenstrahlung eingesetzt. Diese kann mit standardmäßigen, diagnostischen Computertomographen erzeugt werden. Wir erwarten, dass der Einsatz der nanopartikulären Medizinprodukte als Alternative zur klassischen Strahlentherapie für den Patienten zu einer Reduzierung der chemotherapeutischen Belastung, einer Verkürzung der Behandlungsdauer und einer Verringerung der Strahlentherapie induzierten unmittelbar auftretenden Nebenwirkungen, Langzeitschäden und Minimierung der Rückfallrate führt. Die Anwendung ist dabei nicht auf das Mammakarzinom begrenzt, sondern aufgrund der vielfältigen Einsatzmöglichkeit der nanoTVs mit der CT auch als Therapie bei anderen Tumorentitäten denkbar.
Dieses Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 13GW0218A gefördert.
