Nachwuchsgruppe

Translationale Radiotheranostik

  • Bildgebung und Radioonkologie
  • Nachwuchsgruppe

Dr. Martina Benesova-Schäfer

Group Head

Im 21. Jahrhundert wird Krebs weiterhin eine führende Todesursache weltweit darstellen. Unsere Mission ist es, dem entgegenzuwirken – durch die vielversprechende Kombination aus personalisierter Radiodiagnostik und gezielter Radionuklidtherapie, bekannt als Radiotheranostik.

Was treibt uns an ?

Im Kern unserer Forschung steht die zielgerichtete Radionuklid-Therapie (TRNT), eine innovative Methode zur Krebsbekämpfung. Bei TRNT werden Radionuklide mittels selektiver Bindungsmotive an spezifische Tumor-Zielstrukturen wie Rezeptoren, Antigene oder Enzyme transportiert. Im Vergleich zur konventionellen externen Strahlentherapie (EBRT) bietet TRNT ein enormes Potential für die Behandlung metastasierender Tumoren und steht aktuell im Fokus neuer, vielversprechender Kombinationstherapien.

Abseits dieser Methode, untersuchen wir auch die zielgerichtete Alpha-Therapie (TAT), die in der Nuklearmedizin ein großes Interesse genießt. TAT nutzt Alphapartikel, die sich durch entscheidende Eigenschaften auszeichnen:

  • Ein hoher linearer Energietransfer (LET; 50–230 keV/µm), der eine gesteigerte relative biologische Wirksamkeit im Vergleich zu anderen etablierten Radionuklid-Therapien ermöglicht.
  • Geringere Eindringtiefen in das Gewebe von 50–100 µm (ca. sechs Zellschichten), was den Schaden am gesundem Gewebe in Tumornähe minimieren kann. 

Die Rolle des Immunsystems in der Tumorentwicklung und -metastierung ist kritisch und nicht zu vernachlässigen. Infolgedessen ist die Kombination von TAT mit immuntherapeutischen Ansätzen besonders lukrativ um synergistische Effekte und verbesserte Behandlungseffizienzen zu erzielen.

Der Zerfall von Alphapartikel-emittierenden Radionukliden ist ein komplexer Prozess und essentiell für Radiotheranostik in der Nuklearmedizin.

In hochinnovativen und interdisziplinären Projekten liegt unser aktueller Fokus auf Alphapartikel-emittierenden Radionukliden, wie Th-227, Ac-225 und Ra-223. Wir untersuchen deren Koordinationseigenschaften, physikochemische Effekte und strahlungsinduzierte Immunantworten im Tumorgewebe und der Mikroumgebung. 

Mit diesem Wissen identifizieren wir neue therapeutische Angriffsziele und synthetisieren wirksame Radioliganden/Radiopharmazeutika für Zwecke der bildgebenden Diagnostik, Endoradiotherapie und intra-operative Chirurgie, um unsere vielversprechenden Erkenntnisse schnellstmöglich für eine verbesserte personalisierte Präzisionsmedizin in der Onkologie einzusetzen.

Woran arbeiten wir aktuell ?

Mit Einblicken über Struktur-Funktions-Beziehungen von Actiniden sind Aussagen zu magnetischen, elektronischen und (radio-)chemischen Eigenschaften möglich. Hier dargestellt: [La(DOTA)(H₂O)]¹⁻.

Radionuklidseparation und -aufreinigung

Wir entwickeln effiziente Methoden zur Separation und Aufreinigung von α-Emittern, um deren Nutzung in der präklinischen Forschung und Klinik zu erweitern. Diese Strategien ermöglichen eine effektive Trennung ohne aufwendige Folgeschritte, eine bessere Verfügbarkeit der α-Emitter und sind auf weitere klinisch relevante Radionuklide übertragbar.

Radionuklidgeneratoren

Mit neuartigen Prototypen von Radionuklidgeneratoren wollen wir die (de-)zentralen Produktion von α-Emittern ohne notwendige Beschleuniger oder Kernreaktoren ermöglichen. Die Immobilisierung des Mutternuklids mit folgender Elution des Tochternuklids in hoher Reinheit stellt hierbei das technische Fundament dar. Genauer zielen wir aus der Wiederaufbereitung von Uran, Thorium und nuklearem Abfall auf den Aufbau von ²²⁷Ac/²²⁷Th- und ²²⁷Th/²²³Ra-basierten Generatorsystemen ab, um relevante α-Emitter der Forschung einfacher verfügbar zu machen (Mehr hier).

Struktur-Funktions-Beziehungen

Struktur-Funktions-Beziehungen von Actiniden müssen erforscht werden, um deren magnetische, elektronische und (radio-)chemische Eigenschaften vorherzusagen. Mithilfe von Hochenergie-Röntgenabsorptionsspektroskopie (HR-XANES) und erweiterter Röntgenabsorptionsfeinstruktur (EXAFS) analysieren wir, in Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Pharmazeutika und Chelatbildner. Dichtefunktionaltheorie (DFT) und die Quantenmechanik der Atome in Molekülen (QTAIM) helfen uns, die Wechselwirkungen zwischen Metallionen und Liganden zu verstehen.

Unsere Meilensteine

Bildquelle: https://www.empr.com/drug/pluvicto/

Das Team

Die Nachwuchsgruppe Translationale Radiotheranostik (früher: Molekulare Biologie systemischer Radiotherapie) wurde im April 2019 gegründet und vereint Forschende aus verschiedenen naturwissenschaftlichen Bereichen zur erfolgreichen Entwicklung neuer, verbesserter radiotheranostischer Konzepte.

  • Dr. Martina Benesova-Schäfer

    Group Head

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  • Sandra Casula

    Administrative Assistentin für Abt. E041, E270 und E280

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  • Mariam Amghar

    PhD student

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  • Ulrike Bauder-Wüst

    Biologisch-Technische Assistentin (BTA)

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  • Dr. Luciana Kovacs dos Santos

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  • Dr. Harun Tas

    PostDoc

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  • Ruth Winter

    PhD student

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Laufende Kooperationen

Ausgewählte Publikationen

2024 - Pharmaceuticals (Basel), 17(4), 513.
2023 - Appl. Radiat. Isot., 197, 110819.
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Sandra Casula
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