Durchbruch in der MRT-Diagnostik: Kerstin Münnemann erhält Erwin-Schrödinger-Preis als Teil eines internationalen Teams

"Die Kernspinresonanz greift nicht in den Körper ein und kommt ohne Röntgen- oder ionisierende Strahlung aus“, erläutert Münnemann, die künftig im Forschungsneubau LASE (Laboratory for Advanced Spin Engineering) an der TUK ihre Arbeit fortsetzen wird. "Dadurch eignet sich NMR grundsätzlich – im Gegensatz zu anderen bildgebenden Verfahren wie Computertomographie – für das langfristige Patienten-Monitoring. Zum Beispiel, wenn es darum geht, den Verlauf bzw. Erfolg einer Krebstherapie kontinuierlich zu überwachen.“

Einen "Haken“ gibt es dabei allerdings noch: Stoffwechselprozesse lassen sich nicht sichtbar machen, weil die dabei von der Bildgebung zu erfassenden Moleküle in zu kleinen Konzentrationen vorliegen. Sprich, es braucht eine Signaloptimierung. Hierfür hat Münnemann entscheidende Vorarbeit geleistet: Die Chemikerin nutzt seit ihrer Diplomarbeit verschiedene Verfahren der Hyperpolarisation, um Stoffe magnetisch und langanhaltend zu markieren. "Mir ist es gelungen, mittels Parawasserstoff, einem Isomer von Wasserstoff, hyperpolarisiertes Fumarat herzustellen. Fumarat ist Bestandteil des natürlichen Energiestoffwechsels in jeder Zelle und somit physiologisch unbedenklich. Im hyperpolarisierten Zustand liegt das Molekül in einem besonders langlebigen Spin-Zustand vor. Dieses magnetisch aktivierte Fumarat können wir zwar per NMR nicht sehen, wohl aber das Malat, zu dem es verstoffwechselt wird.“

Zusammen mit ihren Forschungspartnerinnen und -partnern hat sie das vom chemischen Standpunkt her funktionierende Verfahren über praktische Versuche in lebenden Zellen bis hin zur Bildgebung weiterentwickelt. Münnemann: "Hyperpolarisation kommt heute schon bei MRT-Untersuchungen in einigen besonders gut ausgestatteten Laboren und Kliniken zum Einsatz. Bislang war die Methodik aber sehr kostenintensiv, was den breiteren Einsatz verhindert.“ Mit der verfeinerten Hyperpolarisationstechnik, die nicht nur auf einem natürlich im Körper vorkommenden Molekül beruht, sondern auch empfindlicher und zugleich schneller und kostengünstiger ist, haben die Forschenden jetzt den Grundstein gelegt, stoffwechselbasierte NMR breiter und sicherer für die medizinische Diagnostik zugänglich machen. "Damit ist es beispielsweise möglich sterbende Tumorzellen im Rahmen einer Krebstherapie sichtbar machen – bevor der Tumor überhaupt anfängt zu schrumpfen“, ergänzt die Chemikerin.

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität Kaiserslautern