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Institut für Biomedizinische Technik und Informatik

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Prof. Dr. Jens Haueisen

Institutsleiter

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INHALTE

Auf dem Weg zur verbesserten Früherkennung neurodegenerativer Erkrankungen. Nicht-invasive Untersuchungen zum retinalen Stoffwechsel mittels Fluoreszenzlebensdauer und Anisotropieanalyse des zellulären Redoxzustandes.

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Projektbeschreibung

Die Aufnahme der Autofluoreszenz des Augenhintergrundes findet zunehmend Verbreitung in der ophthalmologischen Diagnostik. Die Technik ist geeignet, pathologische Veränderungen in der retinalen Morphologie darzustellen. Interessant wären allerdings therapeutische Interventionen für Erkrankungen wie die diabetische Retinopathie und die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) bevor morphologische Veränderungen auftreten. Dies erfordert jedoch neue diagnostische Verfahren z.B. der funktionellen Bildgebung. Eine Möglichkeit hierzu ist die Fluoreszenzlebensdauer-Ophthalmoskopie (FLIO). Diese in unserem Labor entwickelte Technik erlaubt die Untersuchung sehr früher Veränderungen im zellulären Energiestoffwechsel durch die Beobachtung der Redochsgleichgewichte von NADH und FAD sowie die Bestimmung von Stoffwechselendprodukten. Erste klinische Untersuchungen zeigten eine gute Trennung von Diabetikern, AMD-Patienten und gesunden Kontrollen. Die Interpretation der in-vivo Messungen erfordert allerdings mehr Information zur pathologischen Änderung der Autofluoreszenz der Netzhaut und des retinalen Pigmentepithels (RPE).
Zielstellung des Projektes ist daher die nicht-invasiv-optische Beobachtung von Veränderungen des Energiestoffwechsels bei retinaler Degenration. Hierzu werden die Fluoreszenzspektren, Fluoreszenzlebensdauern und Fluoreszenzdepolarisation von NADH und FAD an Zell- und Organkulturmodellen für retinale Degeneration gemessen. Diese wird durch für entsprechende Erkrankungen pathogenomische Stressbedingungen wie Hypoxie, Hyperglykämie und photooxidativer Stress in der Kultur induziert. Das vorliegende Projekt untersucht, inwieweit diese Stressfaktoren die intrazellulären Konzentrationen von freiem und proteingebundenem NADH sowie FAD verändern. Es werden dazu neue Aufnahmetechniken, neue Modelle und Algorithmen zur Analyse der Fluoreszenzdaten entwickelt. Weiterhin werden Untersuchungen an Zellkulturen durchgeführt und Modellierung entwickelt sowie Untersuchung komplexerer Zusammenhänge bei retinalen Degenerationen am kultivierten Fundus des Schweineauges (Organkultur) durchgeführt.

Fluoreszenz Lebensdauern nach 2-Photon-Anregung (760 nm) von retinalen Strukturen. Emission bei 500-550 nm (linke Spalte) und 550-700 nm (rechte Spalte): Nervenfasern (a, b), Ganglionzellen (c, d), innere Körnerschicht (e, f), Photorezeptoren (i, j) and retinales Pigmentepithelium (RPE; k, l).

Publikationen & Patente

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