Überbrückung der Kluft bei der bildgebenden Diagnostik
Proteasen bilden eine Klasse von Enzymen, die sich häufig bei Krankheitszuständen hochregeln. Ihre Fähigkeit, Proteine zu spalten, ihre reichhaltige Expression und ihre katalytische Aktivität könnten zum Zweck der diagnostischen Bildgebung genutzt werden. Die Entwicklung spezifischer Sonden, die in Gegenwart einer Protease aktiviert werden, war das Ziel des EU-finanzierten Projekts "Light-based functional in vivo monitoring of diseases related enzymes" (LIVIMODE). Es war geplant, diese selektiven intelligenten Bildgebungssonden zur Visualisierung und Untersuchung krankheitsbezogener molekularer Prozesse einzusetzen. Neben diagnostischer Bildgebung, könnten diese Sonden bei der Überwachung des Krankheitsverlaufs und bei der Wirksamkeitsbewertung therapeutischer Mittel Anwendung finden. Mehr als 60 Sonden für insgesamt 11 Proteasen wurden entwickelt, darunter Cathepsine und Matrix-Metallo-Proteasen (MMP). Diese Sonden wurden mit verschiedenen Polymeren (Polyglutamaten und verästelten Polyglycerinen) oder Lipiden konjugiert. Dadurch sollte sich die Zielsuche verbessern und eine schnelle Räumung des betrachteten Gebietes aufgrund erhöhter Protease-Aktivität verhindert werden. Das Design basiert im Wesentlichen auf dem Prinzip des Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfers (FRET). Der für jede Sonde verwendete Fluoreszenz-Farbstoff wurde für jede beabsichtigte Anwendung sorgfältig ausgewählt. Eins der wichtigsten Ergebnisse der Studie führte zur Konstruktion und zum Einsatz einer Sonde, die MMP-13 erkennen konnte, eine Kollagenase, die mit Arthrose assoziiert wird. Dadurch, dass die Sonde in einem Mausmodell der Krankheit eingesetzt wurde, lieferte sie den Beweis, dass derartige Sonden verwendet werden könnten, um die therapeutische Wirkung eines MMP-13-Inhibitors am lebenden Organismus zu überwachen. Auf ähnliche Weise zeigten die neuartigen Sonden, die für Proteasen wie Cathepsine oder FAP entwickelt wurden, viel versprechende Ergebnisse bei der diagnostischen Bildgebung non-invasiver Krebsarten. Doppelsonden, die optische Bildgebung mit Magnetresonanztomographie verbinden könnten, wurden ebenfalls entwickelt. Dadurch eröffnen sich neue Wege für verbesserte Diagnosestrategien. Angesichts der Einschränkungen bei bestehenden Bildgebungstechniken bilden die Sonden von LIVIMODE ein innovatives Mittel zur non-invasiven Überwachung molekularer Prozesse am lebenden Organismus.
