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AIT und TU Wien entwickeln innovative Methode zur molekularen Bildgebung

Im renommierteren Journal „Angewandte Chemie“ erschien eine gemeinsame wissenschaftliche Veröffentlichung von ForscherInnen der TU Wien und des AIT Austrian Institute of Technology. Die Studie eröffnet neue Anwendungsgebiete in der Diagnostik und Therapie von Krankheiten.

Das Tetrazinderivat nach erfolgter Reinigung beim Abdampfen des Lösungsmittel am Rotationsverdampfer

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Das Tetrazinderivat nach erfolgter Reinigung beim Abdampfen des Lösungsmittel am Rotationsverdampfer

Das Tetrazinderivat nach erfolgter Reinigung beim Abdampfen des Lösungsmittel am Rotationsverdampfer

Das Tetrazinderivat nach erfolgter Reinigung beim Abdampfen des Lösungsmittel am Rotationsverdampfer

Christoph Denk mit dem Tetrazin

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Christoph Denk mit dem Tetrazin

Christoph Denk mit dem Tetrazin

Christoph Denk mit dem Tetrazin

Das Tetrazin im Reaktionsgefäß, in welchem die Radiomarkierung durchgeführt wird.

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Das Tetrazin im Reaktionsgefäß, in welchem die Radiomarkierung durchgeführt wird.

Das Tetrazin im Reaktionsgefäß, in welchem die Radiomarkierung durchgeführt wird.

Das Tetrazin im Reaktionsgefäß, in welchem die Radiomarkierung durchgeführt wird.

Tetrazine reagieren selektiv, selbst in komplexen Systemen wie lebendigen Organismen

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Tetrazine reagieren selektiv, selbst in komplexen Systemen wie lebendigen Organismen

Tetrazine reagieren selektiv, selbst in komplexen Systemen wie lebendigen Organismen

Tetrazine reagieren selektiv, selbst in komplexen Systemen wie lebendigen Organismen

Die Wiener ForscherInnen der TU Wien und des AIT konnten damit einen wertvollen Beitrag für die nicht-invasive bildliche Darstellung von molekularen Prozessen leisten. In der wissenschaftlichen Veröffentlichung, die in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ publiziert worden ist, geht es um die rasche und zuverlässige Bildgebung von biologischen Prozessen in Geweben oder Organen mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET).

Für eine schnelle und gezielte Behandlung ist die frühzeitige Erkennung von Krankheiten unerlässlich. Mithilfe neuartiger Verfahren der molekularen Bildgebung ist es möglich, biologische Prozesse ohne Eingriff auf zellulärer Ebene darzustellen. Damit können Krankheiten noch früher erkannt und gezielter therapiert werden.

Markiertes Tetrazin für die in vivo Bildgebung
Die entwickelte Strategie unterscheidet sich grundlegend von den bisher üblichen PET-Methoden, wo eine einzelne radioaktiv markierte Substanz verabreicht wird. Dem Team gelang es, ein neues Fluor-18-markiertes Tetrazin herzustellen, das unter anderem auch die Blut-Hirn-Schranke problemlos zu passieren scheint. Eine solche Substanz ist für die Entwicklung von bioorthogonalen Methoden von grossem Wert. Wie die ForscherInnen berichten, wird dabei zuerst ein nicht-radioaktives Molekül verabreicht, das sich an gewünschte molekulare Strukturen bindet und sich somit anreichert, gefolgt von dem für die Bildgebung radioaktiv markiertem Tetrazin. Die drauffolgende Reaktion dieser beiden Substanzen im lebenden Organismus ermöglicht das Abbilden und Beobachten des Zielgewebes im Körper mittels PET. Dies erweitert das Anwendungsspektrum erheblich, da die sonst nur mit kurzlebigen Radionukliden durchgeführten Untersuchungen nicht in der Lage sind, langsame biologische Prozesse mit hoher Sensitivität bzw. hohem Kontrast darzustellen.

„Wir erwarten, dass unsere Studie die biomedizinische Forschung stark beeinflussen wird. Durch die Eröffnung neuer Anwendungsgebiete für PET kann die Diagnose und die Therapie von vielen Krankheiten verbessert werden“, sagt Claudia Kuntner, Scientist am Health & Environment Department des AIT. „Diese Ergebnisse wurden erst durch die ausgesprochen gute interdisziplinäre Zusammenarbeit in den Bereichen organische Chemie, Radiochemie und molekulare Bildgebung ermöglicht. Das von uns entwickelte 18F-Tetrazin ist auf Grund seiner günstigen Eigenschaften ein universelles Tool, welches bei unterschiedlichen Fragestellungen in Medizin und Forschung eingesetzt werden kann“, ergänzt Christoph Denk, Forscher am Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien.

Neuer Ansatz: Bioorthogonale Bildgebung mittels PET
Diese Resultate eröffnen neue Möglichkeiten für die bioorthogonale Bildgebung mittels PET. Durch die weitere Entwicklung neuer noch unbekannter Markersubstanzen, welche sich spezifisch an Biomoleküle im erkrankten Gewebe binden, lässt sich der Einsatzbereich des neu entwickelten Tetrazins noch erweitern. Im Idealfall lassen sich mit dieser Methode Krankheiten noch vor ihrem Ausbruch diagnostizieren.

"Die mit dieser Entwicklung verbundenen Resultate sind bereits sehr vielversprechend, allerdings nur ein erster Schritt auf dem Weg zu neuen diagnostischen Verfahren bis hin zu therapeutischen Anwendungen", so Hannes Mikula vom Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien.

Publikation: Denk, C.; Svatunek, D.; Filip, T.; Wanek, T.; Lumpi, D.; Fröhlich, J.; Kuntner, C.; Mikula, H. Development of a 18F-Labeled Tetrazine with Favorable Pharmacokinetics for Bioorthogonal PET Imaging. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9655-9659.
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Rückfragehinweise:
DI Christoph Denk
Institut für Angewandte Synthesechemie
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-163174
christoph.denk@tuwien.ac.at

Dr. Hannes Mikula
Institut für Angewandte Synthesechemie
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
hannes.mikula@tuwien.ac.at
 
Aussender:

Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Technische Universität Wien
Operngasse 11, 1040 Wien
T: +43-1-58801-41024
pr@tuwien.ac.at

Zlata Kovacevic
Marketing and Communications
Health & Environment Department
AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Muthgasse 11,  1190 Wien
T: +43-50550-4406 
zlata.kovacevic@ait.ac.at