Nach Verletzungen entwickeln Organe neues Bindegewebe, dabei kann die Wunde auch vernarben. Dieser Prozess der Bindegewebsfaserbildung (Fibrogenese) kann jetzt nicht-invasiv und auf molekularer Ebene beobachtet werden. Das berichten amerikanische Wissenschaftler um Peter Caravan vom Massachusetts General Hospital und der Harvard Medical School in Boston (siehe Angewandte Chemie, Online-Veröffentlichung am 13.7.2017), die eine für die Magnetresonanzspektroskopie geeignete molekulare Sonde entwickelt haben, die spezifisch an der Faserbildung beteiligte Proteine erkennt. Mit diesem Bildgebungsverfahren kann man die Bildung von potenziell schädlichem Narbengewebe direkt und quantitativ beobachten.
Bei einer normalen Wundheilung verschließen neu gebildete Collagen-Bindegewebsfasern die Wunde, diese Fasern werden dann letztlich durch normales Gewebe ersetzt. Wird dieser Vorgang bei großflächigen oder wiederholten Verletzungen nicht zu Ende geführt, verbleiben Narben, die für die Organe einen Funktionsverlust oder sogar vollständiges Versagen bedeuten können. Auf molekularer Ebene akkumuliert zunächst Collagen außerhalb der Zellen, dann werden diese Fasern hauptsächlich durch Quervernetzung versteift und verdichtet. Um diese Vorgänge zu beobachten und nachzuverfolgen, untersuchten Peter Caravan und seine Kollegen molekulare Sonden, die spezifisch an diesem Prozess der Fibrogenese beteiligte Proteine erkennen können. Ergebnis war ein funktionalisiertes Gadolinium-Chelat, in dem das chemische Element Gadolinium in einem organischen Molekül „verpackt“ ist, als Sonde für die Bildgebung durch Magnetresonanzspektroskopie (MRI).
Dieses Gadolinium-Chelat bindet spezifisch Allysin, eine die Vernetzung von Collagen anzeigende Aminosäure. Bei der aktiven Fibrogenese bildet sich ein aktiver Allysin-Pool. Wenn aber die Krankheit nicht weiter fortscheitet oder therapiert wird, vernetzen sich die Allysineinheiten, erläutern die Autoren.
Die Sonde entspricht den Testergebnissen zufolge auch gut den Anforderungen für die MRI-Technik: Sie ist stabil, wasserlöslich, zeigt eine sehr gute pharmazeutische Aufnahme und wird über die Niere ausgeschieden. Abgesehen davon reagierte sie selektiv mit der Zielkomponente, sowohl im Reagenzglas als auch im lebenden Organismus.
In ihrer Studie haben die Wissenschaftler schließlich die Menge an fibrösem Gewebe bei einer künstlich ausgelösten Lungenfibrose in Mäusen nicht-invasiv durch MRI nachgewiesen. Eine Fibrogenese kann sich allerdings im Zusammenhang mit vielen weiteren chronischen Erkrankungen der inneren Organe und auch verschiedener Krebsarten einstellen. Nach Ansicht von Caravan und seinen Kollegen ergibt sich mit der Entwicklung von neuen spezifischen Sonden für die Magnetresonanzbildgebung ein vielversprechender Ausblick darauf, solche pathologischen Effekte künftig frühzeitig und nicht-invasiv sichtbar zu machen.
Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.