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Abstract

Die Magnetresonanz-Tomographie (MRT) verwendet das Signal von Protonen in freiem Wasser zur nicht-invasiven Darstellung anatomischer Strukturen in lebendem Gewebe. Darüber hinaus können organische Verbindungen niedriger Konzentration mittels der Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST)-Bildgebung indirekt im Wassersignal detektiert werden. Diese spektroskopische Bildgebungstechnik nützt den Magnetisierungstransfer zwischen Wasserprotonen und chemisch austauschenden Protonen in Biomolekülen um eine Signalverstärkung zu erzielen. In der vorliegenden Arbeit wurde die CEST-Methode dazu verwendet, die Signale von Proteinen und deren Korrelation mit strukturellen und konformativen Änderungen zu untersuchen. Ein CEST-Kontrast mit der Möglichkeit zur Detektion anomaler Faltungszustände von Proteinen ist von besonderem Interesse in Bezug auf die Protein-Denaturierung als Anzeichen für übermäßige Belastungen, Erkrankung und Alterung. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Protein-Entfaltung und -Aggregation zu charakteristischen Änderungen der CEST-Signale führt, welche eine Differenzierung dieser Denaturierungsprozesse ermöglichen. Der Ursprung der Signaländerungen konnte mit Hilfe quantitativer Analysen der Austauschprozesse identifiziert werden. In Annäherung an das komplexe Zusammenspiel von Proteinen in einem lebenden Organismus, wurden die entwickelten Methoden in Lysaten getestet. Die gewonnenen Erkenntnisse konnten dazu verwendet werden, einen Denatured Protein Contrast (DPC) zu entwickeln, welcher die Darstellung von Gehirntumoren in Patienten ermöglicht. Die Korrelation dieses Kontrastes mit den Tumor-Arealen veranschaulicht die biophysikalische und biomedizinische Wertigkeit dieser Ergebnisse.