Ein deutsches Start-up, das die MRT-Bildgebung vorantreibt, könnte Leben retten, indem es Ärzten ermöglicht, viel schneller und genauer zu sehen, ob eine Krebsbehandlung funktioniert oder nicht.

Die „Hyperpolarisation“-Technologie von NVision nutzt die Quantenphysik, um das magnetische Signal von Molekülen im menschlichen Körper mithilfe der Standard-MRT um das bis zu 100.000-fache zu verstärken.

Die Technik ermöglicht es der MRT-Bildgebung, Veränderungen in Zellen auf Stoffwechselebene darzustellen, was viel mehr Informationen als auf Gewebeebene liefert und innerhalb von Tagen – nicht Monaten – Aufschluss darüber gibt, ob eine Krebsbehandlung wirkt oder ob sich ein Tumor ausbreitet.

„Manche Patienten haben einfach keine Zeit. „Eine fehlgeschlagene Behandlung ist fast ein Todesurteil, weil man wirklich nicht genug Zeit hat, den Kurs zu ändern“, sagte CEO Sella Brosh gegenüber Euronews Next.

Die Technologie von NVision zielt darauf ab, die MRT-Bildgebung zu einem „völlig anderen Ballspiel“ zu machen, sagte er.

Wie funktionieren MRTs und was macht diese Technologie anders?

MRTs nutzen die magnetische Signatur von Wasser, um genau zu bestimmen, wo sich Wasser in Ihrem Körper befindet und wie es von den umliegenden Geweben beeinflusst wird. Wasser im Blut sieht anders aus als Wasser in Muskeln oder Haut, was zu unterschiedlichen magnetischen Signaturen führt, die ein anatomisches Bild des Körpers erzeugen.

Wir haben so viel Wasser in unserem Körper, dass dieses Signal sehr stark ist. Brosh erklärte jedoch, dass MRTs nicht ausreichen, wenn es darum geht, die anderen kleinen Moleküle unseres Körpers, auch Metaboliten genannt, aufzuspüren.

„Stoffwechsel ist Leben, er ist die Art und Weise, wie wir überleben, und er ist die Art und Weise, wie Tumore und Krebsarten überleben und wachsen, indem sie Energie verbrauchen“, erklärte Brosh. „Wir machen es möglich, dass MRTs zu groß angelegten metabolischen Bildgebungsgeräten werden.“

Anstatt MRT-Geräte leistungsfähiger oder empfindlicher zu machen, zielt die Technologie von NVision darauf ab, das Signal dieser Metaboliten stärker und für bestehende Geräte leichter lesbar zu machen.

Das Start-up wählte einen Metaboliten, Pyruvat, aus, bei dem es sich im Grunde um einen Zucker handelt, den Krebserkrankungen lieben. NVision nimmt diesen Zucker und manipuliert die Kernspins seiner Kohlenstoffatome, um das magnetische Signal des Moleküls bei einem Standard-MRT um das 100.000-fache zu verstärken.

„Was die MRT wirklich erfasst, sind diese Spins auf der Oberfläche von Atomen“, sagte Ilai Schwartz, CTO von NVision. „Das Problem bei einem MRT ist, dass die meisten Drehungen nicht in eine Richtung zeigen, und wenn man sie dann alle dreht, drehen sie sich schön zusammen. Es gibt einige nach oben, andere nach unten, und sie heben sich gegenseitig auf.“

„Was wir für unseren spezifischen Zucker tun, ist, dass wir sie alle – oder fast alle – in eine Richtung richten“, erklärte er.

Klingt kompliziert? Stellen Sie sich vor, Sie würden versuchen, die kleinen Spielzeugsoldaten zu zählen, die auf dem Boden verstreut liegen. Wenn sie alle in einer geraden, sauberen Reihe stehen, ist es viel einfacher, sie zu zählen.

Wie Google Street View für Zellen

Das MRT kann diese Signale nicht nur leichter erfassen, es kann auch noch viel mehr davon lesen.

Eine Analogie für diese zusätzliche Informationsebene ist der Unterschied zwischen der Verwendung von Google Maps und Google Street View. Auf der Karte ist eine Straße nur eine Linie. Aber wenn Sie hineinzoomen und es wie bei Google Street View erkunden, können Sie sehen, wie es tatsächlich aussieht, was ordentlich aussieht und was nicht.

Die Darstellung von Metaboliten in der MRT-Bildgebung ist von entscheidender Bedeutung. Dadurch können Mediziner verfolgen, wie der Körper sie verarbeitet und wo Dinge nicht so funktionieren, wie sie sollten.

Wenn Pyruvat in normale Zellen gelangt, wird ein Teil davon in Laktat umgewandelt, jedoch nur in geringer Menge. Krebszellen produzieren jedoch viel mehr Laktat als normal. Das Erkennen dieser Überproduktion von Laktat könnte es Ärzten daher ermöglichen, einen Tumor sicher zu lokalisieren und zu sehen, wo er wächst.

„In Echtzeit verfolgen Sie, wie der Zucker in die Zelle gelangt und sich in andere Metaboliten umwandelt“, erklärte Brosh. „Es ist eine völlig neue Dimension, die Ihnen die MRT bieten kann.“

Stellen Sie sich das MRT als einen Schnappschuss vor, der Autos auf einem Parkplatz zeigt. Sie sind stationär, daher sehen wir, wie sie aussehen, wissen aber nicht, wie sie funktionieren. Aber geben Sie ihnen Treibstoff und schauen Sie ihnen beim Fahren zu, und Sie werden sehen, dass Dinge schief gehen – solche, die nicht auf der Spur bleiben, oder solche, die schneller werden und eine Gefahr darstellen.

„Genau das machen wir hier. Wir geben den Zellen Brennstoff und schauen, wie sie ihn nutzen“, sagte Brosh.

Ist es sicher?

In seinen Laboren in Ulm, Deutschland, bereitet NVision diesen „Quantenzucker“ auf und reinigt ihn, sodass er sicher für die Injektion ist.

„Das sind alles natürlich vorkommende Substanzen im Körper und sie werden unter normalen physiologischen Bedingungen injiziert, sodass sie völlig harmlos sind“, sagte Anna Parker, leitende Direktorin für NMR-Hyperpolarisation (Kernspinresonanz) bei NVision.

Sie fügte hinzu, dass der große Vorteil der MRT darin besteht, dass sie harmlos ist und man sie so oft wie nötig durchführen kann, ohne mit der Zeit Schäden zu erleiden, im Gegensatz zu PET-CT-Scans oder Röntgenaufnahmen, bei denen man Strahlung ausgesetzt wird.

Da die polarisierende Wirkung der NVision-Technologie jedoch nur wenige Minuten anhält, muss sie unmittelbar vor einer MRT durchgeführt werden.

Alles, was ein Mitarbeiter im Gesundheitswesen tun muss, ist, ein Fläschchen mit dem „Quantenzucker“ von NVision in den Hyperpolarisator zu stecken. Die Maschine nutzt Parawasserstoff, um die Flüssigkeit in weniger als zwei Minuten aufzuladen. Anschließend kann sie einem Patienten injiziert werden.

Laut NVision haben einige der weltweit führenden Krebsforschungszentren seine Technologie ausprobiert, darunter Memorial Sloan Kettering, MD Anderson und Mass General (Massachusetts General Hospital) in den USA sowie das University College London, Cambridge und die ETH Zürich in Europa. Die ersten Systeme sollen im ersten Quartal 2024 gekauft und ausgeliefert werden.

Wir bekämpfen Krebs, aber auch Alzheimer

General Electric hat eine konkurrierende Hyperpolarisationstechnik entwickelt, die bereits im Einsatz ist, die jedoch im Gegensatz zu NVision, die ebenfalls kompakter ist, extrem niedrige Temperaturen erfordert.

Das deutsche Start-up hofft daher, sich schnell weiterentwickeln zu können, um Hunderttausende Patienten für die Nutzung seiner Technologie zu gewinnen, und folgt dabei einem „Nespresso-Modell“, bei dem es sowohl die Polarisationsmaschine als auch die Kits (das Äquivalent von Kaffeepads) bereitstellt jedem Patienten injiziert.

Krebs ist derzeit die Hauptanwendung, auf die NVision abzielt. Die Möglichkeit, den Stoffwechsel bildlich darzustellen, könnte jedoch dabei helfen, viele andere Erkrankungen wie Herzerkrankungen, neurogenerative Störungen wie Alzheimer und sogar Rheumatologie zu erkennen – lange bevor ihre Symptome sichtbar werden. .

„Wir gehen davon aus, dass allen diesen Krankheiten eine Veränderung des Stoffwechsels vorausgeht“, sagte Brosh.

NVision erforscht außerdem Möglichkeiten, wie die Technologie dazu beitragen könnte, zu sehen, wie nach einer Transplantation neue Organe entnommen werden, und wie sie mithilfe der NMR-Spektroskopie als leistungsstarkes chemisches Analysewerkzeug eingesetzt werden könnte. Einfach ausgedrückt könnte es Wissenschaftlern helfen, eine Mischung unbekannter Moleküle zu identifizieren, indem sie ihre chemischen Fingerabdrücke analysieren.

„Es ist das Rückgrat vieler Arten wissenschaftlicher Forschung. Hoffentlich können wir also auch eine völlig neue Methode für die NMR-Spektroskopie und chemische Analyse entwickeln“, sagte Parker.