Nicht-invasive Plattform zur Analyse diverser Gewebearten

Krebs hat in der Regel eine verheerende Diagnose und wird auch in den kommenden Jahrzehnten weltweit eine der Hauptursachen für Mortalität und Morbidität bleiben. Um bessere Behandlungsmöglichkeiten zu finden, ist Forschung für ein tieferes Verständnis der Mechanismen welche in Krebs Pathologien mit spielen, erforderlich. Der Goldstandard für die Krebsdiagnose und die Untersuchung verwandter Pathologien ist die Ex-vivo-Gewebeanalyse, die so genannte Histologie. Das Verfahren umfasst mehrere Schritte und dauert einige Minuten. Hier wäre es vorteilhaft, ein Echtzeit-Ex-vivo-Gewebeanalyse- und Diagnosewerkzeug zu haben. Auch für präklinische Krebsstudien mit Tiermodellen oder zellulären Strukturen, wäre ein neuer, kostengünstiger, multimodaler 3D-Bildgebungsansatz von Vorteil. Die optische Kohärenztomographie (OCT) oder mikroskopiebasierte OCT (OCM) ist ein optisches Abbildungsverfahren, das axiale Auflösungen im Mikrometerbereich über einen Abbildungsbereich von 1-2 Millimetern liefert. OCM-Daten sind 3D, und diese morphologischen Datensätze werden in Echtzeit nur auf der Grundlage des Eigenkontrasts der verschiedenen Gewebearten aufgezeichnet. Das Projekt wird von Dr. Lichtenegger durchgeführt. Sie hat kürzlich ihre Promotion in Medizinischer Physik am Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizintechnik der Medizinischen Universität Wien unter der Leitung von Prof. Baumann abgeschlossen. In den ersten 14 Monaten des Projektes wird sie im Labor von Prof. Yasuno in der Computational Optics Group an der Universität Tsukuba in Japan arbeiten. In diesem Forschungsprojekt wird eine multimodale OCM-Plattform aufgebaut, die Messungen sowohl in ex-vivo-Gewebeproben als auch in-vivo-Zellkulturen und im Tiermodelle ermöglicht. Die OCM bietet eine recht kostengünstige Methode, um die Gewebemorphologie in zellulärer Auflösung zu ermitteln. Die Technik ist zerstörungsfrei; im Vergleich zur konventionellen Histologie sind keine weiteren Arbeitschritte erforderlich, um gewebsspezifische Kontraste zu gewinnen. Die vorgeschlagene Plattform zielt darauf ab, bestehende OCM-Technologien zu vereinigen und zu erweitern. Ziel ist es, eine sensible Methode zur Differenzierung von tumorösem und gesundem Gewebe in der präklinischen Krebsforschung zu finden. Das Projekt gliedert sich in sechs Arbeitspakete, die die Datenerfassung, die Nachbearbeitung, die Datenvisualisierung und - analyse, die Datenvalidierung und die Etablierung neuer Bildgebungsprotokolle umfassen. Während ihrer Doktorarbeit in Österreich entwickelte sie ein multimodales OCM-Setup, in ihrer Rückkehrphase nach Österreich wird sie diesen Aufbau auf der Grundlage der an der Universität von Tsukuba gewonnenen Erkenntnisse verbessern. Dieses Projekt wird die präklinische ex-vivo- und in-vivo-Gewebeanalyse verbessern und vorantreiben und dadurch eine neuartige, schnelle, relativ kostengünstige und hoch entwickelte Methode für die zerstörungsfreie Echtzeit- Gewebebildgebung bieten.

Krebs ist in der Regel eine verheerende Diagnose und wird in den kommenden Jahrzehnten weltweit eine der Hauptursachen für Mortalität und Morbidität bleiben. Um bessere Behandlungsmöglichkeiten zu finden, muss die Forschung ein tieferes Verständnis der Mechanismen erlangen, die bei tumorbedingten Krankheiten eine Rolle spielen. Der Goldstandard für die Krebsdiagnose und die Untersuchung der damit verbundenen Pathologien ist die ex-vivo-Gewebeanalyse, die so genannte Histologie. Das Verfahren umfasst einige Schritte und dauert mehrere Minuten. In diesem Fall wäre es von Vorteil, über ein ex-vivo-Gewebeanalyse- und Diagnoseinstrument in Echtzeit zu verfügen. Auch für präklinische Krebsstudien an Tiermodellen oder zellulären Strukturen wäre ein neuer, kostengünstiger, multimodaler dreidimensionaler (3D) Bildgebungsansatz von Vorteil. Die optische Kohärenztomographie (OCT) oder mikroskopiebasierte OCT (OCM) ist ein optisches Bildgebungsverfahren, das axiale Auflösungen im Mikrometerbereich über einen Bildgebungsbereich von 1 bis 2 Millimetern bietet. OCM-Datensätze sind dreidimensional, und diese morphologischen Repräsentationen werden in Echtzeit nur auf der Grundlage des inhärenten Kontrasts der verschiedenen Gewebetypen aufgezeichnet. Das Projekt wurde von Dr. Lichtenegger durchgeführt. Sie hat kürzlich ihr Doktorat in Medizinischer Physik am Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik der Medizinischen Universität Wien unter der Leitung von Prof. Baumann abgeschlossen. Sie arbeitete 17 Monate des Projekts in dem Labor von Prof. Yasuno in der Computational Optics Group an der Universität Tsukuba in Japan. In ihrem Forschungsprojekt wurde eine multimodale OCM-Plattform entwickelt, mit der sowohl ex vivo Gewebeproben als auch in vivo Zellkulturen und in vivo Tiermodelle gemessen werden können. OCM bietet eine relativ kostengünstige Methode zur Bestimmung der Gewebemorphologie mit zellulärer Auflösung. Die Technik ist zerstörungsfrei; im Vergleich zur herkömmlichen Histologie sind keine zusätzlichen Schritte erforderlich, um gewebespezifische Kontraste zu erhalten. Der Bildgebungsaufbau bietet eine empfindliche Methode zur Unterscheidung von tumorösen und gesunden Gewebebereichen in der präklinischen Krebsforschung. Ein Schwerpunkt ihres Projekts lag auf Studien mit Zebrafischen. Der Zebrafisch ist ein etabliertes Tiermodell in der präklinischen Forschung, da er im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Nagetiermodellen mehrere Vorteile aufweist. Die geringe Größe, die schnelle Entwicklungszeit und die große Anzahl an Nachkommen ermöglicht kosteneffiziente Studien mit hohem Durchsatz. Obwohl der Zebrafisch kein Säugetier ist, weisen Mensch und Zebrafisch ein hohes Maß an gemeinsamer Genomstruktur auf, so haben in etwa 70 % der menschlichen Gene mindestens ein eindeutiges Ortholog im Zebrafisch. Während ihres Doktoratsstudiums in Österreich hat sie einen multimodalen OCM-Aufbau entwickelt, den sie nach ihrer Rückkehr nach Österreich auf der Grundlage der an der Universität Tsukuba gewonnenen Erkenntnisse weiterentwickelt hat. Zusammenfassend wurden in diesem Projekt eine neuartige, schnelle, relativ kostengünstige und hochentwickelte Methode zur zerstörungsfreien Echtzeit-Gewebebildgebung eingeführt, um die präklinische ex vivo, in vitro und in vivo Gewebeanalyse zu verbessern und voranzutreiben.