27. Juni 2023 Innovationspreis: Röntgenfluoreszenz-Methode für med. Bildgebung

Seine Pionierarbeit bereitet den Weg für die präzise Verfolgung von Immunzellen, Biomolekülen wie etwa Wirkstoffe, aber auch Antikörpern und Arzneimittelträgern, um deren Verteilung in lebenden Organismen in Echtzeit zu messen, und die so unschätzbare Erkenntnisse für die medizinische Forschung liefern kann.

Der entscheidende Durchbruch, der Florian Grüner und seinem Team gelungen ist, liegt in der Weiterentwicklung einer synchrotronbasierten Methode mit der sich präzise kleinste Tumore nachweisen lassen oder die Verteilung von Medikamenten in lebenden Organismen beobachtet werden kann. Dieser neue Ansatz birgt ein großes Potenzial für die pharmazeutische Forschung, die Entwicklung von Medikamenten bis hin zur Untersuchung biologischer Auswirkungen von Umweltverschmutzung durch Mikro- und Nanoplastik. Darüber hinaus verspricht die Methode, die Zahl der in vorklinischen Versuchen benötigten Tiere erheblich zu reduzieren, da sie ein nicht-invasives Verfahren ist, mit dem ein Organismus über zahlreiche Zeitpunkte hinweg vermessen werden kann. 

Röntgenfluoreszenz-Messungen werden weltweit an Synchrotronstrahlungsquellen durchgeführt, für den nicht-invasiven Nachweis kleiner Mengen von Elementen in dickeren Proben konnte die Methode bisher nicht eingesetzt werden. Florian Grüner und sein Team haben diese Einschränkungen nun überwunden, sodass sich die Methode für die Untersuchung der Verteilung verschiedener Elemente in-situ und in-vivo in Organismen in diesen Proben eignet. Die nachzuverfolgenden Entitäten müssen dazu mit geeigneten Elementen, wie z.B. Jodatomen, markiert werden.

Die Pilotstudie, die an DESYs Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) durchgeführt wurde, konzentrierte sich auf die Verfolgung der Migration von Immunzellen in Mausmodellen für die Morbus Crohn-Forschung. Die Ergebnisse zeigten die erste in-vivo-synchrotron-basierte XFI-Verfolgung von Makrophagen, einer Klasse von weißen Blutkörperchen, in lebenden Mäusen. Aufbauend auf diese Ergebnisse wurden zwei weitere Pilotstudien initiiert, die sich mit der Verfolgung von mRNA-Nanopartikelträgern bzw. der Pharmakokinetik eines Krebsmedikamentes in Tumormausmodellen beschäftigen. Darüber hinaus planen Grüner und sein Team derzeit einen dritten Forschungsschwerpunkt, in dem die Möglichkeiten der Verfolgung von Antikörpern und sogar Viruspartikeln untersucht werden.

Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums sagt dazu: „Diese Forschung ist ein Beispiel wie wichtig Neu- und Weiterentwicklungen von synchrotronbasierten wissenschaftlichen Methoden sind, um gesellschaftliche Herausforderungen anzugehen und in der Gesundheitsforschung neue Lösungswege beispielsweise für die Medikamentenentwicklung zu gestalten. Die Beiträge von Florian Grüner und seinem Team haben nicht nur einen Einfluss auf die wissenschaftliche Gemeinschaft, sondern bieten auch einen Ausblick auf die Zukunft der Medikamentenentwicklung.