Artifizielle Siderophore für die molekulare Bildgebung

Eisen ist für die meisten Organismen ein essentielles Element für eine Vielzahl biologischer Funktionen. Da lösliches Eisen nur sehr begrenzt verfügbar ist, haben Mikroorganismen (einschließlich Bakterien und Pilze) im Laufe der Evolution sogenannte Siderophore (griechisch Eisenträger) entwickelt, die sie in ihre Umgebung absondern, um das rare Eisen zu binden. Über spezielle Transportmechanismen nehmen sie dann gezielt Siderophor-gebundenes Eisen auf. Dies verschafft Mikroorganismen einen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Organismen, die keine Siderophore bilden, wie zum Beispiel menschliche Zellen. Deshalb spielen Siderophore eine wichtige Rolle bei menschlichen Infektionen durch Bakterien oder Pilze. Siderophore wurden in der biomedizinischen Forschung umfassend untersucht, wobei Desferrioxamin B (DFOB) am erfolgreichsten eingesetzt wurde und als Medikament namens Desferal zur Behandlung von Patienten mit Eisenüberladung erhältlich ist. In diesem SideroArt-Projekt werden synthetisch hergestellte (artifizielle) Siderophore, die ihre biologische Funktion nachahmen, entwickelt und auf ihren Einsatz als neue Mittel für die molekulare Bildgebung zur medizinischen Diagnose untersucht. Durch den Austausch von Eisen durch radioaktive Atome wie Gallium-68 oder Zirkonium-89 ist es möglich, die emittierte Strahlung zur Erzeugung von Bildern mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) für die Lokalisierung von Infektionen zu nutzen, da die Krankheitserreger die Siderophore anreichern. Durch ein synthetisches Design sollen die Siderophore modifiziert werden, um deren Eigenschaften zu verändern und zu optimieren. Dies eröffnet auch weitere Anwendungen für andere bildgebende Verfahren und möglicherweise sogar für die Behandlung von Infektionen. Das Projekt ist eine Kooperation mit der Universität Breslau (E. Gumienna- Kontecka und E. Wojaczynska), wo neuartige Siderophore entworfen und synthetisiert werden, der Medizinischen Universität Innsbruck, wo diese Verbindungen radioaktiv markiert und hinsichtlich ihrer Aufnahmefähigkeit durch Mikroorganismen charakterisiert werden (C. Decristoforo, H. Haas) und der Universität Olomouc (M. Petrik), wo Bildgebungsstudien durchgeführt werden, um die Eigenschaften der Infektionserkennung zu bewerten und das vorgeschlagene Konzept zu beweisen. Daher birgt dieses Projekt das Potenzial, neue Methoden zur Früherkennung von Infektionen mit hoher Genauigkeit zu entwickeln und gleichzeitig neue Behandlungsoptionen für Patienten mit Infektionen zu eröffnen.