Projekt Optisches Bildgebungssystem zur translationalen Analyse von NIR-Fluoreszenzsignalen für die präklinische und klinische Forschung (TRANSLATE)

15.11.2023

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Partner + Förderer

Projektgrundlage ist ein innovatives Scanner-Konzept, das für die Detektion von Nahinfrarot-(NIR-)-Fluoreszenzsignalen von optischen Kontrastmitteln wie Indocyaningrün (ICG) ausgelegt ist. ICG ist für klinische Anwendungen zugelassen, u.a. zur Rheumadiagnostik. Dieses flexibel aufgebaute Messsystem ermöglicht es, Fluoreszenzsignale unterschiedlich großer Objekte target- bzw. krankheitsspezifisch zu detektieren und zu quantifizieren mit Hilfe von entsprechenden Fluoreszenzstandards.

Mit der Scannerentwicklung und einem Konzept zur Validierung der Geräteperformance und Quantifizierung von Fluoreszenzsignalen mit im Projekt zu erforschenden Fluoreszenzstandards sollen der industrielle Projektpartner nanoPET und mittelfristig Forschungsgruppen und Firmen gestärkt werden, die Kontrastmittel für die optische Bildgebung entwickeln. Es soll eine bessere Basis zum Vergleich optischer Tracer aufgebaut und die Ausdehnung des bislang eingesetzten Spektralbereiches untersucht werden.

Es wird ein Laser-basierter Scanner entwickelt, der eine homogene Probenausleuchtung ermöglicht sowie eine Signalreferenzierung mit externen Fluoreszenzstandards. Die Messbedingungen werden durch Filtersysteme hinsichtlich Anregung und Detektion optimiert. Es werden die Vorteile von Laser- vs. LED-Lichtquellen aufgezeigt wie höhere Leuchtdichte und Monochromatizität, die eine deutliche Signalerhöhung bei schwacher Fluoreszenz des Kontrastmittels und eine Reduzierung des Untergrundes ermöglichen.

Projektkoordination: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Konsortium:

KMUs nanoPET and Xiralite

https://www.nanopet-pharma.com
https://xiralite.com/

Förderung: IBB Investitionsbank Berlin

Im Projekt TRANSLATE soll mit den KMUs nanoPET and XeraLight ein neues, flexibel aufgebautes optisches Messsystem für die Fluoreszenzbildgebung im sichtbaren und nahinfraroten (NIR) Spektralbereich entwickelt und validiert werden. Dieses Messsystem ist darauf ausgelegt, Fluoreszenzsignale unterschiedlich großer Objekte translational von Anwendungen in der Grundlagenforschung, der präklinischen Forschung, der klinischen Forschung bis zur Diagnostik und Therapie target-spezifisch zu detektieren und zu quantifizieren. Mittelfristig sollen so Forschungsgruppen und Firmen gestärkt werden, die Kontrastmittel und Tracer für die optische Bildgebung entwickeln. Die Basis bildet ein innovatives Scanner-Konzept, das für die Detektion von Nahinfrarot-(NIR-)-Fluoreszenzsignalen eingesetzt und auf andere Spektralbereiche ausgedehnt werden kann. Dabei soll zunächst das klinisch bereits zugelassene optische Kontrastmittel Indocyaningrün (ICG) verwendet werden. ICG absorbiert und fluoresziert im NIR > 700 nm und ist zur Untersuchung tiefer unter der Haut gelegener Pathologien geeignet.

Die Geräteentwicklung umfasst ein Bildgebungs- und Auswertungssystem, das die Forschung auf dem Weg von Drug-Discovery, über in vitro Experimente und die in vivo Kleintier-Bildgebung bis zur klinischen Anwendung unterstützt. Projektziele sind die Realisierung eines einsatzfähigen und später weiter ausbaufähigen Prototypen inkl. der entsprechenden Mess- und Auswerteroutinen sowie der zur Signalquantifizierung notwendigen Referenzierungs-, Kalibrier- und Validierungsstrategien. Mit von ebenfalls zu erforschenden und entwickelnden externen und systemintegrierbaren optischen Standards für alle projektspezifischen Anwendungsbereiche und innovativen Datenerfassungs- und Auswertetools werden grundlegende und breit einsetzbare Lösungsansätze geschaffen.

Eine wichtige Basis für die F&E-Arbeiten zur NIR-Scanner-Entwicklung bildet die Kompetenz des Fachbereiches Biophotonik der BAM zur Rückführung und Qualitätssicherung optisch-spektroskopischer Methoden, radiometrischen Charakterisierung optischer Messgeräte und Entwicklung von Referenzmaterialien für optisch-spektroskopische Messmethoden, insbesondere Lumineszenzmesstechniken. Dafür werden interne Referenzstandards mit definierten optischen Eigenschaften zur regelmäßigen Funktionskontrolle des Gerätes sowie zur Erfassung aller Messparameter eingesetzt für eine reproduzierbare Quantifizierung der mittels NIR-Imaging Technologie gemessenen Fluoreszenzsignale. Damit werden Konzepte aufgebaut, die auch regulatorisch nachvollziehbar sein sollen.
Die standardisierte und kalibrierte Daten- und Ergebniserhebung soll neben der Technologieentwicklung für eine noch bessere Akzeptanz der NIR-Fluoreszenzbildgebung im Pharmaentwicklungszyklus sorgen, der eine umfassende Geräte- und Methodenvalidierung im Rahmen der stetig steigenden Anforderungen einer nachweisbaren Qualitätssicherung im klinischen und medizinisch-diagnostischen Bereich erfordert.

Partner

KMUs nanoPET https://www.nanopet-pharma.com/
Xiralite https://xiralite.com/

Förderung

IBB Investitionsbank Berlin

Wirtschaftsförderung: Technologie, Forschung und Entwicklung