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Das Zusammenspiel von Molekülen, Zellen und Gewebe verstehen
Für gezielte Krebstherapien sind Andockstellen an die Zelle ein wichtiger Ansatzpunkt, weil diese Rezeptoren Mechanismen wie die Blutgefäßbildung im Tumor steuern. Wenn geeignete Wirkstoffe (orange) verhindern, dass bestimmte Andockstellen (blau) durch Wachstumsfaktoren (rot) aktiviert werden, hemmt dies das Tumorwachstum. PETRA IV kann den Prozess von der molekularen Wirkstoffankopplung bis zum zellübergreifenden Geschehen sichtbar machen.
Innovative Medizin
Der Gesundheitsforschung eng verbunden
Die Medizin steht auch im 21. Jahrhundert vor zahlreichen Herausforderungen. Krebs, Diabetes, Demenz oder Herz-Kreislauf-Leiden nehmen zu. Neue Krankheitserreger bedrohen die Gesundheit der Menschen, die Ausbreitung von Infektionskrankheiten oder multiresistenten Keimen erfordert neue maßgeschneiderte Wirkstoffe und molekularbiologische Therapien. Durch einzigartige Einblicke in Moleküle, Zellen und Gewebe eröffnet PETRA IV für die Gesundheitsforschung völlig neue Möglichkeiten.
»Das Röntgenlicht von PETRA IV erzeugt kontrastreiche Abbildungen für systematische Studien. In der Gesundheitsforschung können die daraus gewonnenen Erkenntnisse auf vielfältige Weise angewendet werden, um zum Beispiel neue Wirkstoffe zu finden oder zu verstehen, wie Zellen mit ihrer Umgebung interagieren.«
Punktgenaue Therapie gegen Krebs
Große Fortschritte erhoffen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beispielsweise für die Erforschung zielgerichteter Krebstherapien. Diese Behandlungen setzen bei speziellen Wirkmechanismen von Tumoren an. Während Chemo- und Strahlentherapie geschädigtes und gesundes Gewebe gleichermaßen angreifen, hemmen zielgerichtete Arzneimittel das Tumorwachstum. Sie sind allerdings bislang nur für einige Krebsarten nutzbar und meist auch nicht völlig frei von Nebenwirkungen. Um diese Medikamente zu verbessern, müssen Forschende das Tumorwachstum und die Wirkung der Substanzen auf Zellen und Gewebe genauer verstehen, neue Angriffspunkte finden und bereits bekannte Wirkprinzipien verbessern. PETRA IV ermöglicht hierfür zukünftig Studien mit der notwendigen Detailgenauigkeit, Effizienz und statistischen Belastbarkeit.
Ein Schlüsselmechanismus des Tumorwachstums ist die Angiogenese: die Bildung von Mikroblutgefäßen. Diese versorgen den Tumor mit Sauerstoff und Nährstoffen. Gelingt es, in diesen Prozess einzugreifen, kann der Tumor nicht oder nicht mehr so schnell wachsen. Dabei steht die Grundlagenforschung erst am Anfang: Wie genau sind die Blutgefäße aufgebaut und wie wachsen sie? Wie lassen sich Wirkstoffe punktgenau platzieren? Welche Nebenwirkungen haben sie? Auf diese und weitere Fragen können Untersuchungen mit PETRA IV Antworten geben.
Interdisziplinär stark in der Gesundheitsforschung
Even beyond cancer research, the new imaging possibilities at PETRA IV represent a milestone for health research. The X-ray examinations help to better understand neurodegenerative diseases such as Alzheimer's or bone diseases such as osteoporosis. For example, PETRA IV can map how individual neurons communicate in the brain and make defects in bones visible on the nanoscale.
Ein Bild der Zelle in ihrer natürlichen Umgebung
- In Experimenten mit Röntgenlicht an PETRA IV wird die Zelle als Teil ihrer natürlichen Umgebung analysiert.
- An PETRA IV können standardmäßig große Proben untersucht werden, in denen biologische Prozesse relevant sind. Bilder, die bisher nur mit außergewöhnlichem experimentellem Aufwand und deutlich geringerer Detailschärfe möglich waren, werden Routine.
- Zur übergreifenden Analyse biologischer Proben können auf dem Campus Instrumente wie Kryo-Elektronenmikroskope und der ultraschnelle Röntgenlaser European XFEL komplementär zu PETRA IV eingesetzt werden.
