Molekulare MR-Bildgebung

Die molekulare Bildgebung stellt einen Paradigmawechsel im Vergleich zur klassischen morphologischen Bildgebung dar und ist heute ein zentraler Bestandteil der aktuellen Forschung im Bereich der bildgebenden Verfahren, der Kontrastmittelentwicklung und der Molekularbiologie. Aufgrund der Überlappung solch unterschiedlicher Forschungsgebiete können die Fragestellungen nur von interdisziplinär arbeitenden Teams gelöst werden. Anstatt morphologische oder funktionelle Veränderungen im fortgeschrittenen Krankheitsverlauf zu erfassen, versucht die molekulare Bildgebung, molekulare und zelluläre Prozesse abzubilden, die den makroskopischen Fehlbildungen zugrunde liegen oder vorausgehen. Davon verspricht man sich große Fortschritte im Bereich der Früherkennung der ischämischen Herzerkrankung, z. B. durch die Visualisierung der „vulnerablen” Plaque, oder im Bereich der bildgesteuerten myokardialen Stammzellinjektion zur lokalen Therapie von beschädigtem und funktionsbeeinträchtigtem Myokard. Die Verwendung von zielgerichteten radioaktiven Markern ist schon seit Jahren ein gängiges Verfahren in der Nuklearmedizin und wird seit wenigen Jahren auch mit der Magnetresonanztomographie (MRT) verfolgt. Aufgrund der geringeren Sensitivität (mikromolar vs. nanomolar) bedeutet dieser Ansatz jedoch eine große Herausforderung an die MR-Kontrastmittelentwicklung. Der große Vorteil der MRT liegt im hohen Weichteilkontrast, der relativ hohen räumlichen Auflösung und der Nichtinvasivität der Untersuchung. In den folgenden Abschnitten sollen die Grundlagen der molekularen MR-Bildgebung erläutert und anhand kurzer Beispiele klinische Anwendungsmöglichkeiten aufgezeigt werden.

Literatur

• 1 Weinmann H J, Brasch R C, Press W R, Wesbey G E. Characteristics of gadolinium-DTPA complex: a potential NMR contrast agent.  AJR Am J Roentgenol. 1984;  142 619-624
• 2 Laniado M, Weinmann H J, Schorner W, Felix R, Speck U. First use of GdDTPA/dimeglumine in man.  Physiol Chem Phys Med NMR. 1984;  16 157-165
• 3 Caravan P, Ellison J J, McMurry T J, Lauffer R B. Gadolinium(III) Chelates as MRI Contrast Agents: Structure, Dynamics, and Applications.  Chem Rev. 1999;  99 2293-22 352
• 4 Weissleder R. et al . Ultrasmall superparamagnetic iron oxide: characterization of a new class of contrast agents for MR imaging.  Radiology. 1990;  175 489-493
• 5 Yu X. et al . High-resolution MRI characterization of human thrombus using a novel fibrin-targeted paramagnetic nanoparticle contrast agent.  Magn Reson Med. 2000;  44 867-872
• 6 Flacke S. et al . Novel MRI contrast agent for molecular imaging of fibrin: implications for detecting vulnerable plaques.  Circulation. 2001;  104 1280-1285
• 7 Botnar R M. et al . In vivo molecular imaging of acute and subacute thrombosis using a fibrin-binding magnetic resonance imaging contrast agent.  Circulation. 2004;  109 2023-2029
• 8 Botnar R M. et al . In vivo magnetic resonance imaging of coronary thrombosis using a fibrin-binding molecular magnetic resonance contrast agent.  Circulation. 2004;  110 1463-1466
• 9 Spuentrup E. et al . Molecular Magnetic Resonance Imaging of Coronary Thrombosis and Pulmonary Emboli With a Novel Fibrin-Targeted Contrast Agent.  Circulation. 2005;  111 1377-1382
• 10 Winter P M. et al . Molecular imaging of angiogenesis in nascent Vx-2 rabbit tumors using a novel alpha(nu)beta3-targeted nanoparticle and 1.5 tesla magnetic resonance imaging.  Cancer Res. 2003;  63 5838-5843
• 11 Winter P M. et al . Molecular imaging of angiogenesis in early-stage atherosclerosis with alpha(v)beta3-integrin-targeted nanoparticles.  Circulation. 2003;  108 2270-2274
• 12 Sibson N R. et al . MRI detection of early endothelial activation in brain inflammation.  Magn Reson Med. 2004;  51 248-252
• 13 Barber P A. et al . MR molecular imaging of early endothelial activation in focal ischemia.  Ann Neurol. 2004;  56 116-120
• 14 Laurent S, Vander E lst, Fu Y, Muller R N. Synthesis and physicochemical characterization of Gd-DTPA-B(sLex)A, a new MRI contrast agent targeted to inflammation.  Bioconjug Chem. 2004;  15 99-103
• 15 Bulte J W. et al . Magnetodendrimers allow endosomal magnetic labeling and in vivo tracking of stem cells.  Nat Biotechnol. 2001;  19 1141-1147
• 16 Kraitchman D L. et al . In vivo magnetic resonance imaging of mesenchymal stem cells in myocardial infarction.  Circulation. 2003;  107 2290-2293