Onderzoeksproject P6/38 (Onderzoeksactie P6)
Moleculaire beeldvorming is een essentieel werktuig geworden in het biomedische onderzoek. Het bouwt verder op technologische vooruitgang in beeldvormingstechnieken zowel voor klinisch gebruik als voor proefdieren en benut specifieke moleculaire en cellulaire doelwitten als de bron voor beeldcontrast. Beeldmodaliteiten zoals MR (Magnetische Resonantie), PET (Positron Emissie Tomografie), SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography), CT (Computed Tomography) oorspronkelijk ontwikkeld voor klinische doeleinden, werden de voorbije jaren geminiaturiseerd en worden tegenwoordig gebruikt om kleine proefdieren te bestuderen met hoge ruimtelijke resolutie. Niet-invasieve optische technologieën zoals bioluminescentie (BLI) en fluorescentie beeldvorming werden daarnaast rechtstreeks ontwikkeld voor kleine proefdieren en hebben substantieel bijgedragen tot de ontwikkeling van het geheel nieuwe onderzoeksgebied van “gen-expressie” beeldvorming gebruikmakende van reporter-genen. Diverse beeldvormingsstrategieën laten toe om complexe biologische interacties dynamisch te bekijken, om de pathogenese van aandoeningen te bestuderen en om de doeltreffendheid van therapeutische interventies in de tijd op intacte levende organismes uit te testen. Al deze ontwikkelingen brengen nieuwe uitdagingen met zich mee voor de robuuste extractie van informatie en het kwantificeren van de verkregen beelddata.
De algemene doelstelling van dit IAP project is enerzijds om bij te dragen tot de verfijning van bestaande moleculaire beeldvormingsprocedures en behelst anderzijds de exploratie van nieuwe technologiëen met de klemtoon op methodes, die valide kwantitatieve resultaten kunnen opleveren. In de context van twee voorname onderzoeksthema’s in de levenswetenschappen, kankeronderzoek en neurodegeneratie, zullen de volgende onderwerpen worden onderzocht:: in vivo beedvormingsstrategieën, die verbeteringen op het gebied van beeldopname kunnen voortbrengen, radiogemerkte verbindingen en contraststoffen, reporter-gen strategieën en beeldanalyse. Beide thema’s hebben gemeen, dat zij gericht zijn op de karakterisering van de proliferatie en/of het afsterven van cellen in hun gebruikelijke (micro-)omgeving. Specifieke onderzoeksvragen die dienen aangepakt te worden, behelzen het bepalen van gen-expressie en proteïne-interacties, van stamcelmigratie en differentiatie, van tumormetabolisme en progressie, van neurodegeneratie en neuroprotectie. Het identificeren en implementeren van de meest geschikte beeldvormings- en beeldanalysemethodes om deze vragen te beantwoorden, vergt nauwe wetenschappelijke interactie tussen biomedische onderzoekers en beeldvormingsdeskundigen.
Deze doelstelling zal worden bereikt door de expertise van onderzoeksploegen van 5 Belgische universiteiten onder te brengen in een netwerk, waarin de complementaire aard van de diverse beeldvormingsmogelijkheden, verspreid over de verschillende universiteiten, wordt uitgebaat. De beeldvormingstechnieken, die zullen worden onderzocht, omvatten BLI, microPET, microSPECT, microCT , hoge-resolutie MR en EPR beeldvorming. Het werk is verdeeld over 5 werkpakketten, die overeenstemmen met reeds lopende of geplande onderzoeksactiviteiten van de verschillende partners. Elk van de werkpakketten wordt gedragen door twee of meerdere partners en zij werden niet alleen opgesteld om bestaande samenwerkingen nog te versterken, maar ook om nieuwe samenwerkingen binnen en over de werkpakketen heen op te starten.
Specifieke taken, die aanbod komen zijn:
(WP 1) Beeldvorming van kanker.
Verscheidene beeldvormingsmethodologieën zullen worden onderzocht en gecombineerd om een geheel-omvattend en complementair functioneel en morfologische beeld van tumorontwikkeling en metabolisme te verkrijgen, om de micro-omgevingen in tumoren te kenmerken en de reactie op een behandeling te begrijpen.
(WP 2) Beeldvorming van neurodegeneratie and regeneratie.
Multimodale beeldvormingstechnieken zullen worden toegepast om geïnduceerde ziektemodellen in knaagdieren en neuroplasticiteit in zangvogels te bestuderen.
(WP 3) Ontwikkeling van radiofarmaca en MR contraststoffen.
Hoge-affiniteit liganden met een specificiteit voor moleculaire en cellulaire doelwitten en metabole stoffen kunnen ofwel radioactief worden gemerkt, chemisch worden verbonden aan een reporter-molecule of geïncorporeerd worden in een magnetisch contrastofoor. Dit werkpakket behelst fundamenteel onderzoek naar de selectie, productie en optimisatie van deze samenstellingen, hun biocompatibiliteit en bioverdeling, en hun in-vitro en in-vivo validatie.
(WP 4) Beeldvorming
Dit werkpakket omvat basisonderzoek op het vlak van beeldvormingsfysica en –technologie met als doel een optimale beeldkwaliteit wat betreft ruimtelijke resolutie en signaal-ruisverhouding te bekomen. Om de ruimtelijke resolutie van PET/SPECT beeldvormingssystemen te verhogen, zullen nieuwe reconstructie-algoritmes worden ontwikkeld, die anatomische informatie kunnen uitbaten die via complementaire modaliteiten zoals CT en MR kan worden verschaft. Ruisonderdrukking in beelden zal worden toegepast om de acquisitietijd of de bestralingsdosis te verminderen.
(WP 5) Beeldanalyse.
Dit werkpakket omvat de ontwikkeling en evaluatie van geavanceerde beeldverwerkingsalgoritmes om kwantitatieve metingen van structuur en functie uit de beelden te verkrijgen, om na registatie complementaire informatie uit multi-modale beelden te halen, om beelden opgenomen op verschillende momenten in de tijd met elkaar te vergelijken, en om modellen te bouwen van de onderliggende moleculaire processen en deze te confronteren met kwantitatieve metingen.
