Entwicklung und Validierung eines aktivierbaren PET-Radiotracers zur Anzeige extrazellulärer Myeloperoxidase-Aktivität für die Erkennung instabiler atherosklerotischer Plaques

Warum das für die Herzgesundheit wichtig ist

Die meisten Herzinfarkte und Schlaganfälle werden nicht durch die größten Gefäßverengungen ausgelöst, sondern durch kleine, fragile Bereiche von Fettablagerung, die plötzlich einreißen oder erodieren. Ärztinnen und Ärzte haben derzeit Schwierigkeiten zu erkennen, welche Plaques kurz davorstehen, Probleme zu verursachen. Diese Studie stellt einen neuen Bildgebungsstoff für PET-Scans vor, der so konzipiert ist, dass er nur jene „gefährlichen" Plaques anzeigt, die von einem bestimmten entzündlichen Enzym angetrieben werden, und damit möglicherweise hilft, Hochrisikobereiche in Arterien zu finden, bevor sie einen Notfall auslösen.

Die verborgene Gefahr im Arterienplaque

Atherosklerose – Fettablagerungen in den Arterien – ist weltweit eine führende Ursache für Behinderung und vorzeitigen Tod. Nicht alle Plaques sind gleich schädlich: manche Ablagerungen sind relativ stabil, andere werden dünn bedeckt, entzündet und rissanfällig, was zu Thromben führen kann, die den Blutfluss zum Herz oder Gehirn blockieren. Standarduntersuchungen zeigen gewöhnlich, wie eng ein Gefäß ist oder wie viel Plaque vorhanden ist, geben aber keine verlässliche Auskunft darüber, ob dieses Plaque aktiv geschädigt und instabil ist. Bestehende PET-Tracer heben meist allgemeine Immunaktivität hervor und können nicht klar zwischen schädlicher Entzündung und einer Entzündungsreaktion unterscheiden, die Teil der gesunden Reparatur ist.

Ein Enzym, das wirklich gefährliche Entzündung markiert

Die Forschenden konzentrierten sich auf Myeloperoxidase (MPO), ein Enzym, das von bestimmten weißen Blutkörperchen freigesetzt wird, wenn sie eine aggressive, das Gewebe schädigende Reaktion auslösen. MPO hilft zwar bei der Abtötung von Mikroben, kann aber, wenn es in den Raum um das Plaque gelangt, die schützende Kappe ausdünnen, die Oberfläche erodieren und die Thrombenbildung begünstigen. Tier- und Humanstudien haben gezeigt, dass Plaques mit hoher MPO-Aktivität eher instabil sind und dass die Hemmung von MPO Plaques stabilisieren kann, ohne notwendigerweise die Anzahl der Immunzellen zu verändern. Das macht die extrazelluläre MPO-Aktivität zu einem vielversprechenden Marker für wirklich gefährliches Plaque-Verhalten und nicht nur für das Vorhandensein von Entzündung.

Entwicklung eines smarten Tracers, der dort kleben bleibt, wo Gefahr besteht

Um dieses Signal nutzbar zu machen, entwickelte das Team einen neuen PET-Tracer mit der Bezeichnung [68Ga]Ga‑IEMA. Chemisch ist er so aufgebaut, dass er normalerweise im Blut gelöst bleibt und nicht in Zellen eindringt. In Labortests war der Tracer im menschlichen Serum stabil und wies Eigenschaften auf, die ein Durchtreten von Zellmembranen verhindern, sodass er im Wesentlichen Vorgänge außerhalb der Zellen meldet. Trifft er auf aktives MPO in Anwesenheit seiner üblichen Oxidantien, verknüpfen sich die Tracermoleküle und binden an nahegelegene Proteine, wobei größere Komplexe entstehen, die im lokalen Gewebe eingeklemmt werden. Dieses „aktivieren‑und‑haften“-Verhalten verwandelt MPO-Aktivität in ein deutliches PET-Signal an Stellen instabiler Plaques.

Was die Tierversuche zeigten

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bestätigten zunächst, dass [68Ga]Ga‑IEMA schnell und sauber hergestellt werden kann, mit hoher radiochemischer Reinheit, und dass er bei Mäusen hauptsächlich renal aus dem Blut eliminiert wird. Anschließend verwendeten sie ein etabliertes Mausmodell, das in verschiedenen Gefäßabschnitten sowohl stabile als auch instabile Plaques entwickelt. PET/CT-Aufnahmen zeigten, dass sich der Tracer deutlich stärker in dem Gefäßbereich anreicherte, der für instabile Plaques bekannt ist, als in Regionen mit stabilem Plaque oder ganz ohne Plaque. Bei Kaninchen mit fortgeschrittener Atherosklerose fand sich eine nicht-radioaktive Version des Tracers in höheren Konzentrationen in Plaques, die gerissen oder erodiert waren und Thromben gebildet hatten, im Vergleich zu stabileren Plaques — ein Muster, das wiederum mit hoher MPO-Aktivität übereinstimmt.

Blick nach vorn: Anwendung beim Menschen

In der Summe zeigen die Ergebnisse, dass [68Ga]Ga‑IEMA als Bildgeber für extrazelluläre MPO-Aktivität fungiert und Plaques hervorhebt, die eher gefährlich sind und nicht nur groß. Da Gallium‑68 und die verwendete Chelator-Chemie bereits in der klinischen Nuklearmedizin gebräuchlich sind, könnte der Tracer mit vergleichsweise überschaubaren regulatorischen Hürden und Strahlendosen, die denen gängiger PET-Mittel ähneln, in Studien am Menschen überführt werden. Bestätigen zukünftige Studien seine Sicherheit und Leistungsfähigkeit beim Menschen, könnte dieser Tracer Kardiologinnen und Kardiologen dabei helfen, vulnerable Plaques zu lokalisieren und zu beurteilen, ob anti‑inflammatorische Therapien tatsächlich schädliche arterielle Entzündungen beruhigen — ein Schritt hin zu einer präziseren, risikobasierten Versorgung.

Zitation: Keeling, G.P., Wang, X., Chen, W. et al. Development and validation of an activatable PET radiotracer reporting extracellular myeloperoxidase activity for the detection of unstable atherosclerotic plaque. npj Imaging 4, 23 (2026). https://doi.org/10.1038/s44303-026-00156-9

Schlüsselwörter: Atherosklerose, PET-Bildgebung, Myeloperoxidase, vulnerabler Plaque, Radiotracer