Projektbeschreibung
Ein bunter Regenbogen führt zum Goldtopf der Hirnfunktion
Seit Wilhelm Conrad Röntgen im Jahr 1895 die nach ihm benannte Strahlung erfand, sind in der medizinischen Bildgebungstechnik gewaltige Fortschritte erzielt worden. Heute können wir, im Vergleich zu noch vor einem Jahrhundert, den menschlichen Körpern in vielen Dimensionen betrachten: mit computer-gestützten Bildanalysen, Tracern und Kontrastmitteln, multimodaler Bildgebung und der Visualisierung von Funktionen, nicht nur Strukturen. Das EU-finanzierte Projekt MAGNIFISCENT erweitert den Horizont der Magnetresonanztomografie (MRT) mittels einer Kombination aus Genetik und Fluoreszenz, um ein mehrfarbiges MRT des Gehirns zu erhalten. Das Projekt kann nicht nur die Wechselwirkungen verschiedener Zelltypen in vivo abbilden – das Team plant auch, die Auflösung so weit zu verbessern, bis einzelne Zellen sichtbar sind. Die nichtinvasive hochauflösende Bildgebung funktionierender Zellen in vivo geht damit in die nächste Entwicklungsphase.
Ziel
Imaging defined cells, over extended time, depends on signal strength, stability, accessibility and specificity. Whereas light-microscopy (LM) can provide these, it does not allow imaging of entire intact tissues; imaging-depths and area-size are restricted, and not easily obtained through skin and bone. Magnetic Resonance Imaging (MRI) outperforms LM in these instances; providing images of large-fields-of-view (i.e. mesoscale), at any depth, easily across bone. Nevertheless, MRI suffers from low signals, spatial resolution and cannot detect specific biological targets. To remedy these shortcomings, and significantly extend the capabilities of MRI, we propose a novel chemo-genetic approach—MAGNIFISCENT (MAGNetic Including Fluorescence Imaging of Select Cells with ENzymatic Tags)—to jointly image multiple defined cellular-targets by MRI and LM. In parallel thrusts, we will synthesize a novel family of multifunctional, membrane-permeable, liganded-Contrast-Agents (CA; patented) that irreversibly bind original genetically-encoded enzymatic tags (eTags). When several eTags are expressed in various cells, each will bind its corresponding liganded-CA bearing a unique MRI-signature (‘color’); affording multicolor-MRI of the brain. To mitigate hurdles of expression, we introduce enrichment, an elegant scheme to increase binding-surface for MFS-agents. We estimate it to increase resolution of MRI to the single-cell level. Lastly, developing split-eTags will enable imaging cellular interactions of up to four different cellular populations jointly, a feat never shown before for MRI. We develop an innovative targeted-recombination scheme to ENTRAP neurons destined for apoptosis; a hallmark of neurodegeneration. Together, when combined, select targets will be irreversibly ‘tagged’ for long-term multimodal imaging at high resolutions. The multidisciplinary nature of my group ensures our success in developing this versatile technology for studying the brain in health and disease.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
32000 Haifa
Israel