Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

Mit Magnetresonanzspektroskopie die Bildung von Bindegewebsfasern in der Lunge beobachten

21.07.2017 - USA

Bei Verletzungen entwickeln Organe neues Bindegewebe; die Wunde kann vernarben. Dieser Prozess der Bindegewebsfaserbildung kann jetzt nichtinvasiv und auf molekularer Ebene beobachtet werden, berichten amerikanische Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie. Sie haben eine für die Magnetresonanzspektroskopie geeignete molekulare Sonde entwickelt, die spezifisch an der Faserbildung beteiligte Proteine erkennt. Mit diesem Bildgebungsverfahren kann man die Bildung von potenziell schädlichem Narbengewebe direkt und quantitativ beobachten.

Bei der normalen Wundheilung verschließen neu gebildete Collagen-Bindegewebsfasern die Wunde und werden letztlich durch normales Gewebe ersetzt. Wird dieser Vorgang bei großflächigen oder wiederholten Verletzungen nicht zu Ende geführt, bleiben Narben, die für die Organe einen Funktionsverlust oder sogar vollständiges Versagen bedeuten können. Auf molekularer Ebene akkumuliert zunächst Collagen außerhalb der Zellen, dann werden die Fasern hauptsächlich durch Quervernetzung versteift und verdichtet. Um diese Vorgänge zu beobachten und nachzuverfolgen, untersuchen Peter Caravan und Kollegen vom Massachusetts General Hospital und der Harvard Medical School in den USA molekulare Sonden, die spezifisch an diesem Prozess der Fibrogenese beteiligte Proteine erkennen können. Ergebnis war ein funktionalisiertes Gadolinium-Chelat als Sonde für die Bildgebung durch Magnetresonanzspektroskopie (MRI).

Dieses Gadolinium-Chelat – das chemische Element Gadolinium „verpackt“ in ein organisches Molekül – bindet spezifisch Allysin, eine die Vernetzung von Collagen anzeigende Aminosäure. „Bei der aktiven Fibrogenese bildet sich ein aktiver Allysin-Pool, aber schreitet die Krankheit nicht weiter fort oder wird sie therapiert, vernetzen die Allysineinheiten“, erläutern die Autoren. Ihre GdOA genannte Sonde – GdOA steht für Gadolinium-Oxyamin – kann über seine extra eingeführte Oxyamingruppe stabile Oximbrücken mit Allysin ausbilden. Zu erwarten sei deshalb eine erhebliche Signalverstärkung, vermuteten die Autoren.

Nach den hier vorgestellten Testergebnissen entspricht die Sonde voll und ganz den Anforderungen für die MRI-Technik. Sie ist stabil, wasserlöslich, zeigt eine sehr gute pharmazeutische Aufnahme und wird über die Niere ausgeschieden. Abgesehen davon reagierte sie selektiv mit der Zielkomponente, sowohl im Reagenzglas als auch im lebenden Organismus. Die Wissenschaftler wiesen die Menge an fibrösem Gewebe bei einer induzierten Lungenfibrose in Mäusen nichtinvasiv durch MRI nach. Sie zeigten auch, dass bei mit einem Wirkstoff behandelten Mäusen die fortschreitende Fibrose unterdrückt werden konnte. Hier untersuchten sie Lungenfibrose, aber die Fibrogenese betrifft viele chronische Leiden der inneren Organe und auch verschiedene Krebsarten. Diese Arbeit gibt einen vielversprechenden Ausblick auf die Entwicklung von neuen spezifischen Sonden für die Magnetresonanzbildgebung, um solche pathologischen Effekte sichtbar zu machen.

Originalveröffentlichung

Waghorn, P. A., Jones, C. M., Rotile, N. J., Koerner, S. K., Ferreira, D. S., Chen, H. H., Probst, C. K., Tager, A. M. and Caravan, P.; "Molecular Magnetic Resonance Imaging of Lung Fibrogenesis with an Oxyamine-Based Probe"; Angew. Chem.; 2017

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