Modern Orvostudományi Technológiák a Semmelweis Egyetemen november 19. „Bioimaging - Molekuláktól az emberig” (Diagnosztikai modul) Modulvezető: Szél Ágoston TÁMOP B-09/1/KMR

ÁOK Biofizikai és Sugárbiológiai Int. - Kellermayer Miklós (FIZ) ÁOK Humánmorfológiai és Fejlődésbiológiai Int. - Szél Ágoston (HUM) GYTK Gyógyszerészi Kémiai Int. - Noszál Béla (GYTK) MR Kutatóközpont - Rudas Gábor (MR) ÁOK I. sz. Gyermekgyógyászati Klinika - Szabó Attila (GYER) FOK Arc- Állcsont- Szájseb. és Fogászati Klin. - Barabás József (FOK) ÁOK Klin. Kísérleti Kutató- és Humán Élettani Int. - Lacza Zsombor (KIK) ÁOK Radiológiai és Onkoterápiás Klinika - Bérczi Viktor (RAD) Multimodális molekuláris leképezés - Szubcelluláris leképezés - Celluláris leképezés - Szerv-specifikus és teljes test imaging - Klinikai diagnosztika („ember”) A modul rész-projektjei

GYTK FIZ RADMR HUM FIZ HUM GYTK MR RAD KIK FOK GYER Az egyes egységek (témák) színkódjai és fontosabb kapcsolódásai

Látványos fejlődés a képalkotó eljárások terén (molekuláris biológiai, mikroszkópos és detektálási technológiák). A projektek hozzájárulnak a képalkotó technológiák alkalmazási és értelmezési folyamataihoz. Mikroszkópos és makroszkópos diagnosztikai képalkotó technológiák továbbfejlesztése és analitikai ill. kiértékelő eszköztár kidolgozása. Komplex multi-modális képalkotó eljárások fejlesztése

Multimodális molekuláris képalkotás Multiplex (morfológiai, funkcionális, fizikai, kémiai, biológiai) információt közvetítő, egyedi molekuláris szintű képalkotó technológiák. Morfológiai (molekuláris topográfia), fizikai-kémiai (felületi töltéseloszlás, rugalmasság) és funkcionális (motoros működések, biomolekuláris kölcsön-hatások) paraméterek. Mikroszkópos és spektroszkópos technológiák összehangolása. Technikai modalitások: atomerő-mikroszkópia, lézercsipesz, fluoreszcens mikroszkópia és spektroszkópia, Raman spektroszkópia.

Atomerő-mikroszkópia

Lézercsipesz

Bioimaging kontrasztanyagok fejlesztése Az egész-test képalkotáshoz lokális funkcionális és fizikai-kémiai információk kellenek. Multimodalitású biokompatibilis kontrasztanyag szükséges – minél kisebb mintából, minél több típusú információ egyidejű kinyerésére. A cél olcsón előállítható, in vivo stabil nanorészecske diagnosztikum-család kifejlesztése. Vér-agy gát megnyílással járó betegségek korai felismerése, terápiás hatás előrejelzése (primer, áttétes agydaganat, sclerosis multiplex). Magas paramágneses vastartalmuk miatt a részecskék mágneses rezonanciatomográfia (MRI) során is alkalmazhatók. A nanorészecske-hordozók célzott terápiás felhasználásra alkalmasak (vér- agy gát sérülése helyén, béta-sugárzó lantanida izotópok, jelzéses és állatkísérletek).

Funkcionális modalitások és diagnosztikai képalkotás A multimodális képalkotó eljárások nagy mennyiségű, nehezen kezelhető adathalmazt hoznak létre. Új képalkotó technológiák fejlesztése szerkezeti és funkcionális korrelációk térbeli és időbeli kimutatására. Számítógépes és műszervezérlési algoritmusok kifejlesztése. Lokális biológiai funkciók (pl. molekuláris kölcsönhatások) kimutatása a diag- nosztikában (pl. SPECT, CT).

A jöv ő biomolekuláris alapkutatásainak és gyakorlati célú gyógyszerkutatásának módja: Mágneses magrezonancián (NMR, MRI, MRS) alapuló módszerek integrált, szinergizált alkalmazása. Az alapfeltételek Magyarországon különösen adottak a Semmelweis Egyetemen. Kiemelked ő tudományos eredményeket és társadalmi hasznosulást ígérnek. Mágneses magrezonancia

1952Fizikai (Felix Bloch és Edward M. Purcell) Mérési módszerek fejlesztése 1991Kémiai (Richard R. Ernst) Nagy felbontású NMR spektroszkópia Fourier transzformáció, 2D technika Richard Ernst 2002Kémiai (Kurt Wüthrich) Biológiai makromolekulák 3D szerkezete Kurt Wüthrich Mágneses magrezonancia és Nobel-díj 2003Orvosi (Paul Lauterbur és Peter Mansfield) MRI (Magnetic Resonance Imaging) Sir Peter Mansfield 1943Fizikai (Otto Stern) A proton mágneses momentumának felfedezése 1943Fizikai (Isidor I. Rabi) Atommagok mágneses tulajdonságának regisztrálása Paul C. Lauterbur

200 MHz (4.7 Tesla) 250e USD 600 MHz (14.1 Tesla) 750e USD 900 MHz (21.1 Tesla) 3500e USD A mágneses térerő ára

In vitro analízis, szerkezetvizsgálat NMR segítségével meghatározható: Kis bio- és gyógyszermolekulák illetve (bio)makromolekulák: atomi szintű és 3D szerkezete, dinamikája és kvantitatív molekuláris kölcsönhatásai. Paclitaxel (Taxol®) A 148 aminosavból felépülő, 4 Ca 2+ kötésére képes kalmodulin 3D szerkezete

Hatékonyság Toxicitás Eredeti molekulák Bomlástermékek Kémiai ujjlenyomat Ex vivo analízis, metabonomika NMR minta (vizelet, vér, liquor, magzatvíz, nyál, ondófolyadék stb.)