Innovative imaging method enables tissue-based biomedical research and diagnostics


23.10.2017 Excellent research meets state-of-the-art technology: The Berlin-Brandenburg Center for Regenerative Therapies (BCRT) has received a state-of-the-art mass spectrometer for molecular imaging in mid-October. TherapifleX MALDI (matrix-assisted laser desorption / ionization) Tissuetyper™ from the manufacturer Bruker Daltonik is able to detect the molecular composition directly in the tissue cut (in situ) and to assign these specific tissue regions.

"The advantage over previous histological methods is that we can, for example, analyze proteins or peptides without the use of antibodies or chemical labels. We also do not need to know the target molecule beforehand," explains the Head of the MALDI Imaging Division of the Core Unit Tissue Typing Dr. Oliver Klein. He adds: "Using this device, we can simultaneously analyze thousands of proteins or peptides directly in the trimmed tissue and visualize their distribution. Now we achieve that with unprecedented accuracy and speed."

This is made possible by an innovative 3D laser operating at a repetition rate of ten kilohertz. During image acquisition, the sample stage with the tissue sample moves continuously to achieve high pixel rates and thus a high resolution. In cooperation with the aim of developing clinical tests, the manufacturer Bruker Daltonik provides the Tissue Typer, which usually costs approximately 750,000 euros, to the BCRT. BCRT and Charité contribute to the running costs and develop the methods of use. "For us, this cooperation is a unique opportunity to further develop the rapifleX tissue typing system in an interdisciplinary and translational environment. We are convinced that the collaboration is a key part of the development of new clinical assays," said Jürgen Tressel, Head of Business Unit Tissue Pathology Business Unit at Bruker Daltonik. The new mass spectrometer will be used primarily for three clinical research projects of the BCRT and the Charité: The establishment of test methods to avoid over- or undertherapy in neuroblastoma (Prof. Johannes Schulte / Prof. Angelika Eggert), the prediction of individual progress after kidney transplantation (Prof. Petra Reinke / Prof. Hans-Dieter Volk) and the development of procedures for a more efficient determination of transthyretin (ATTR) amyloidosis in the tissue of heart failure patients (Prof. Carsten Tschöpe).

Since November 2016, the researchers operated a so-called ESI-QTOF mass spectrometer at the BCRT in the framework of a cooperation project (Prof. Burkard Pieske) with the German Center for Cardiovascular Disease (DZHK), which developed innovative proteomics analyses for the identification of therapeutic target molecules in patients' body fluids.

The Core Unit Tissue Typing is headed by Dr. Sven Geißler and Dr. Oliver Klein. Their laboratory specializes in the molecular characterization of patient samples in order to develop prognostic and diagnostic methods. The researchers used two complementary methods for the combined analysis of tissue and body fluids. With their expertise, Klein and Geißler support the clinical research fields immune system, musculoskeletal system and cardiovascular system at the BCRT.

Möglich macht das ein innovativer 3D-Laser, der mit einer Wiederholrate von zehn Kilohertz arbeitet. Während der Bildaufnahme bewegt sich die Probenbühne mit dem Gewebeschnitt kontinuierlich, um hohe Pixelraten und somit eine hohe Auflösung zu erreichen. In einem Kooperationsprojekt haben Wissenschaftler von Charité und BCRT das Ziel, unter Einsatz des MALDI Tissuetypers des Herstellers Bruker Daltonik, neue klinische Testverfahren zu entwickeln. „Für uns ist die Kooperation eine einmalige Chance, das rapifleX MALDI Tissuetyper™ System in einem interdisziplinären und translatorischen Umfeld weiter zu entwickeln. Wir sind davon überzeugt, dass die Zusammenarbeit ein wesentlicher Teil für die Entwicklung neuer klinischer Testverfahren ist“, so Jürgen Tressel, Leiter der Business Unit Tissue Pathology bei Bruker Daltonik. Das neue Massenspektrometer soll vorrangig für drei klinische Forschungsprojekte des BCRT und der Charité eingesetzt werden: Im Fokus stehen dabei die Etablierung von Testmethoden zur Vermeidung von Über- oder Untertherapie beim Neuroblastom (Prof. Johnes Schulte/Prof. Angelika Eggert), für die Vorhersage des individuellen Verlaufs von Nierentransplantaten (Prof. Petra Reinke/Prof. Hans-Dieter Volk) und die Entwicklung von Verfahren für eine effizientere Bestimmung der Transthyretin-(ATTR-) Amyloidose im Gewebe von herzinsuffizienten Patienten (Prof. Carsten Tschöpe).

Bereits im November 2016 haben die Forscher im Rahmen eines Kooperationsprojekts (Prof. Burkard Pieske) mit dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) ein sogenanntes ESI-QTOF Massenspektrometer am BCRT in Betrieb genommen, welches innovative Proteomics-Analysen zur Identifizierung von therapeutischen Zielmolekülen in Körperflüssigkeiten von Patienten ermöglichen soll.

Die Core Unit Tissue Typing wird von Dr. Sven Geißler und Dr. Oliver Klein geleitet. Ihr Labor hat sich darauf spezialisiert, Patientenproben molekular zu charakterisieren, um prognostische und diagnostische Methoden zu entwickeln. Die Forscher setzten dabei zwei komplementäre Verfahren ein, um Gewebe und Körperflüssigkeiten auch in Kombination zu untersuchen. Mit ihrer Expertise unterstützen Klein und Geißler die klinischen Forschungsfelder Immunsystem, Muskeloskeletales-System und Herz-Kreislauf-System am BCRT.








<- Back to: News & Events