Parkinson-Diagnostik mit Fluxkompensator

  • 21. October 2016

Infrarotes Laserlicht verstärkt Magneti­sierung des Edel­gases Xenon.

Als vor einem Jahr weltweit der „Back to the Future Day“ begangen wurde, um an die Film-Trilogie „Zurück in die Zukunft“ und die darin enthaltene 30-Jahres-Zeit­reise von Marty McFly zu erinnern, war dies auch Anlass, mit Wissen­schaftlern einen Blick in die Zukunft zu werfen. Insbe­sondere der Haupt­dar­steller Michael J. Fox resümierte im Zusammen­hang mit der von ihm gegründeten Stiftung zur Erfor­schung der Parkinson-Krank­heit über die Fort­schritte in der Medizin seit 1985 und die zu erwar­tenden Verbes­serungen in den nächsten Jahren.

Parkinson-Diagnostik

Abb.: Die Arbeitsgruppe um den Physiker Leif Schröder entwickelt MRT-Ver­fahren mit einer Art Flux­kompen­sator. Nun soll sie zur Früher­kennung von Parkinson einge­setzt werden. (Bild: S. Oßwald, FMP)

Am Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie ist nun ein Projekt zur mög­lichen Früher­kennung von Parkinson gestartet, das mit seiner Technik eine interes­sante Parallele zu Doc Browns berühmtem DeLorean aufweist. Es verdeutlicht, wie unkon­ven­tionelle Ideen sowohl im Science-Fiction-Genre als auch bei neuen wissen­schaft­lichen Ansätzen eine wichtige Rolle spielen. Wesent­licher Bestand­teil zur Durch­führung der Zeit­reisen in den Filmen war ein „Flux­kompen­sator“ – eine irr­tüm­liche Über­setzung des „Flux Capa­citors“ im englischen Original. Aber was für ein Fluss lässt sich damit beein­flussen oder kompen­sieren?

Im Film ermöglichte er eine Verdichtung des Zeitflusses und dadurch die Zeit­reisen. Eine andere Art von Fluss ist der Magnet­fluss. Für bestimmte Anwen­dungen ist auch hierfür eine Art Kompen­sator erwünscht, nämlich um einen relativ geringen Magnet­fluss auszu­gleichen und Verhält­nisse wie unter sehr starken Feldern zu erreichen. Ein Anwen­dungs­bereich ist die Magnet­resonanz­tomo­graphie. Hier würde man gern immer stärkere Magnet­felder ein­setzen, um schärfere Bilder und schnellere Auf­nahmen zu erzielen. Da das jedoch nur begrenzt möglich ist, entwickeln Wissen­schaftler seit langem Methoden, bei denen die detek­tierten Moleküle so mani­puliert werden, dass sie ein deutlich verstärktes Signal aussenden – so als ob sie sich in einem viel stärkeren Magnet­feld befinden würden.

Eine dieser Methoden arbeitet mit sehr intensivem infra­rotem Laser­licht, um die Magne­ti­sierung des Edel­gases Xenon künstlich zu verstärken. Die dabei erreichten Signal­stärken erlauben den Nach­weis vormals nicht zugäng­licher kleiner Substanz­mengen. Die Arbeits­gruppe „Mole­kulare Bild­gebung“ am FMP um den Physiker Leif Schröder entwickelt seit einigen Jahren neue MRT-Verfahren mit einer Art „Flux­kompen­sator“ und konnte bereits eindrucks­voll das Potenzial dieser Methode demon­strieren. Nun soll sie in einem nächsten Schritt zur möglichen Früher­kennung von Parkinson einge­setzt werden. Die Empfind­lich­keit der Technik wäre sonst nur mit einem 20.000-fach stärkeren Magnet­feld erreich­bar.

In dem von der Michael J. Fox Foundation mit 349.500 US-Dollar über drei Jahre geför­derten Projekt entwickelt das Team um Schröder eine neue Art von Kontrast­mittel für die MRT mit dem künst­lich magneti­sierten Xenon. Hierbei kommt ein Baustein zum Einsatz, von dem bekannt ist, dass er an das Protein α-Synuclein bindet. Ablage­rungen dieses Proteins gelten als eine der Ursachen der Parkinson-Krank­heit. Das Kontrast­mittel soll die Anwesen­heit des Proteins durch eine Signal­änderung des Xenons nach­weisen, bevor es zu den schäd­lichen Ablage­rungen kommt. Es hat damit auch gleich­zeitig einen Schutz­effekt, da die weiteren Prozesse der Ablage­rungen unter­bunden werden. Der Brücken­schlag zwischen dem legen­dären Flux­kompen­sator und den jetzt möglichen Anwen­dungen im Sinne der Stiftung steht dabei ganz in der Tradi­tion des Campus Berlin-Buch, neueste Methoden der Physik in den Lebens­wissen­schaften anzu­wenden. Beispiele hierfür sind die früh einge­setzten Neutronen-Genera­toren in der Strahlen­bio­logie und -therapie oder die Arbeiten der Gebrüder Ruska zur Elek­tronen­mikro­skopie.

FVB / RK

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