„Wenn wir in den Tumor blicken“

Ein Grund, warum wir es nicht früher wissen, ob die Behandlung wirkt, ist, dass die Bildgebung weitgehend auf der Morphologie basiert. Wir fragen: Ist der Tumor kleiner geworden? Aber es dauert lange, bis ein Tumor schrumpft. Er muss auf die Behandlung ansprechen, das Immunsystem muss aktiv werden, Tumorzellen müssen beseitigt werden. Erst dann nimmt das Volumen des Tumors ab. Das kann Monate dauern. Wenn wir aber in das Innere des Tumors blicken – auf seine Funktionsweise und seinen Stoffwechsel – können wir viel früher feststellen, ob die Behandlung Wirkung zeigt. Das ist es, was wir erreichen wollen.

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Und wie funktioniert das?

Ein Tumor ist ausgesprochen hungrig und energieverbrauchend. Also versorgen wir ihn mit einem bestimmten Zucker, der mithilfe eines MRT nachweisbar ist. Wir glauben, dass wir so innerhalb weniger Tage – und in manchen Fällen möglicherweise sogar innerhalb weniger Stunden – feststellen können, ob eine Behandlung wirkt.

Ein MRT misst normalerweise die Ausrichtung von Wassermolekülen im magnetischen Feld. Wie kann das gehen?

Genau, unsere Zuckermoleküle, wurden so manipuliert, dass sich ihr sogenannter Kernspin dreht. Dadurch können sie ein deutlich stärkeres MRT-Signal erzeugen.

Aber wird die Glukoseaufnahme nicht bereits durch sogenannte Positronen-Emissions-Aufnahmen (PET) gemessen?

Ja, und das ist ein wichtiger Unterschied. Bei dieser Form des PET bindet man ein radioaktives Molekül an einen Zucker und verabreicht es dem Patienten. So kann man nachweisen, wo sich der Zucker im Körper anreichert. Es gibt jedoch keinen detaillierten Aufschluss darüber, was damit geschieht – in welche Stoffwechselwege die Glukose gelangt.

Und beim Quanten-MRT?

Das ermöglicht es uns, nicht nur den Zucker selbst, sondern auch die nachgelagerten Stoffwechselprozesse zu untersuchen. Etwa, welche Stoffwechselprozesse in Gang gesetzt werden, wenn er ins Gewebe gelangt ist. Wir können diese Stoffwechselinformationen mit einer hervorragenden räumlichen Auflösung kombinieren. Mit anderen Worten: Wir können anatomisch genau erkennen, wo die Stoffwechselaktivität stattfindet. Dadurch erhalten wir einen viel direkteren Einblick in das Geschehen im Inneren des Tumors.

Und was macht dieses Verfahren nun „quantenbasiert“?

Um das zu verstehen, müssen wir zu den Grundlagen der Quantenphysik zurückkehren. Vor etwa 100 Jahren entdeckten Physiker, dass die klassische Physik, mit der wir die Welt um uns herum beschreiben, nicht funktioniert, wenn wir extrem kleine Teilchen betrachten. Dafür brauchen wir die Quantenphysik. Eine der wichtigen Eigenschaften, um die es hier geht, ist der Kernspin von Molekülen, von dem ich eben gesprochen habe. Was wir nun machen, ist, den Kernspin der Moleküle zu steuern.

Wie soll das funktionieren?

Normalerweise gibt es eine enorme Anzahl von Kernspins, die alle zufällig ausgerichtet sind. Das Ergebnis: Ihre magnetischen Signale heben sich praktisch gegenseitig auf. Unsere Technologie ermöglicht es uns, die Ausrichtung von Kernspins gezielt zu kontrollieren. Das heißt, wir können diese Spins in dieselbe Richtung ausrichten und sie mehrere Minuten lang aufrechterhalten. Das ist extrem schwierig. Wir können diese Moleküle in den Blutkreislauf einbringen und sie zum Tumor gelangen lassen, während der MRT-Scanner das Signal erfasst. Das Ergebnis ist ein Signal, das deutlich stärker ist als das normale MRT-Signal.

Und das ist die „Quantentechnologie“, die Sie ankündigen?

Ja. Es gibt einen wichtigen Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Quantenrevolution. Die erste brachte uns Technologien, die Quanteneffekte nutzen konnten. Ein MRT ist in gewisser Weise davon. Bei der zweiten Quantenrevolution geht es nun darum, sie gezielt zu steuern. Genau das tun wir. Die Spins würden sich normalerweise zufällig verhalten, aber wir steuern sie und richten sie gezielt aus. Das verstehen wir in diesem Zusammenhang unter Quantentechnologie.

Benötigen Sie dafür spezielle MRT-Scanner?

Nein. Wir verwenden einen Standard-MRT-Scanner. Die Innovation liegt in den Zuckermolekülen, die wir entwickelt haben und steuern.

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Gretchenfrage: Wie hoch schätzen Sie die Kosten für ein solches Diagnoseverfahren ein?

Das ist das, woran wir derzeit arbeiten: Derzeit ist die Produktion dieser Zuckermoleküle noch sehr teuer. Unser Ziel ist es, die Kosten so weit zu senken, dass sie mit denen von PET-Untersuchungen vergleichbar ist – und aus gesellschaftlicher Sicht möglicherweise sogar günstiger ist.

Wie meinen Sie das?

Die PET-Technologie verfügt über eine ziemlich komplexe Infrastruktur. Zur Herstellung bestimmter radioaktiver Tracer werden sogenannte Zyklotrone benötigt, es muss mit radioaktiven Stoffen umgegangen werden, Krankenhäuser brauchen spezielle Einrichtungen und Entsorgungsanlagen. Das ist mit unseren Zuckern alles nicht nötig. Deswegen gehen wir davon aus, dass wir insgesamt deutlich kostengünstiger sein könnten. Aber klar ist: Die Kostensenkung ist eine der größten Herausforderungen, denen wir uns stellen müssen.

Testen Sie die Technologie bereits im Menschen?

Noch nicht. Aber wir arbeiten mit den US-Zulassungsbehörden derzeit daran, erste klinische Studien angehen zu können.

Und hier?

In Europa ist die Situation aufgrund der fragmentierten Regulierungslandschaft komplexer. Während es in den USA mit der FDA eine zentrale Zulassungsbehörde gibt, müssen in Europa unterschiedliche regulatorische Anforderungen berücksichtigt werden – und das mitunter jedem Land einzeln.

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Das heißt, wir sind abgehängt?

Nein, wir treiben den Übergang in die Anwendung beim Menschen auch in Deutschland voran – gemeinsam mit unseren Partnern. So wurde etwa das vom Bundesforschungsministerium geförderte QuE‑MRT‑Leuchtturmprojekt, das mit der von uns entwickelten Technologie funktioniert, kürzlich um zwei Jahre bis August 2028 verlängert. Auf diesem Weg wollen wir POLARIS als Plattform in Richtung klinischer Anwendung in Deutschland weiterentwickeln. Und auch um die Arzneimittelforschung grundlegend zu verändern.

Wie das?

Wir glauben, dass wir uns der vielleicht letzten Grenze der Arzneimittelentwicklung nähern. Die Wirkstoffforschung dauert Jahre bis Jahrzehnte. Erst werden die Kandidaten im Labor entwickelt, dann folgen Tierversuche und anschließend Studien der Phasen I, II und III am Menschen. KI und computergestützte Ansätze beginnen bereits, die erste Phase der Wirkstoffentwicklung zu beschleunigen. Mit Quantensensorik – einschließlich quantenverbesserter MRT – wird dies auch in den klinischen Studien gelingen. Wir können messen, ob diese Wirkstoffe in einer realen biologischen Umgebung tatsächlich wirken. Zunächst an Tieren und letztendlich am Menschen.

Wollen Sie sagen, dass Sie klinische Studien überflüssig machen?

Ich behaupte nicht, dass wir Phase-III-Studien abschaffen, aber wir werden sicherlich vieles simulieren und einfacher machen können.

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