Erfordert die Herstellung bekannter Tracer-Moleküle bereits eine Menge Know-How, so ist die Entwicklung neuer Tracer noch anspruchsvoller: Das Forschungszentrum Jülich gehört mit seinen Instituten für Medizin und Nuklearchemie zu einer kleinen Zahl von Pionieren, die sich dieser Aufgabe verschrieben haben. Zunächst einmal brauchen die Nuklearchemiker eine Idee, wie ein Stoff aufgebaut sein muss, um an einen bestimmten Rezeptor im Gehirn zu binden.

"Beim Tracer für den Adenosin-A1-Rezeptor haben wir als Leitstruktur eine Substanz ausgesucht, die sich vom Koffein ableitet", erläutert Dr. Holschbach. Den Anstoß lieferten wissenschaftliche Arbeiten, die sich mit der Rolle von Adenosin und der Wirkung von Inhaltsstoffen des Kaffees an Rezeptoren des Herz-Kreislauf-Systems befassten. Die INC-Chemiker begannen 1992, etwa 60 Stoffe herzustellen, die mit der ausgewählten Leitstruktur chemisch eng verwandt waren. Sie prüften alle im Reagenzglas, wie gut und selektiv diese an Adensosin-A1-Rezeptoren in zerkleinertem Gehirngewebe von Nagetieren binden. Für einige der Substanzen, die in diesen Tests besonders gut abschnitten, entwickelten sie effektive Verfahren, um die Positronen-emittierenden Atome in die Moleküle einzubauen.

Tier-PET © FZ Jülich

Die neuen Tracer mussten anschließend zahlreiche Tests durchlaufen. So stellten die Wissenschaftler zum Beispiel fest, ob die radioaktiv markierten Moleküle die Blut-Hirn-Schranke von Tieren überwinden können. Im Forschungszentrum Jülich gibt es dafür einen eigens konstruierten PET-Scanner, in dem sich die Verteilung des Tracers auch in den sehr kleinen Gehirnen von Ratten oder Meerschweinchen registrieren lässt. "auf diese Weise werden invasive Tierversuche auf ein Minimum reduziert", sagt IME-Mitarbeiter Andreas Bauer. Denn ohne Tier-PET müsste man die Versuchstiere töten, um festzustellen, ob die injizierte Substanz überhaupt im Gehirn angekommen ist.

Ein Tracer mit dem Kürzel CPFPX bestand alle Prüfungen mit Bravour. Die Jülicher Wissenschaftler haben deshalb beim Bundesamt für Strahlenschutz und der Ethikkommission der Universität Düsseldorf eine Genehmigung beantragt, um CPFPX bei Parkinson-Kranken einzusetzen. Sie wollen herausfinden, ob die Bewegungsstörungen mit Veränderungen der Adenosin-A1-Rezeptoren zusammenhängen. Die IME-Forscher haben außerdem PET-Untersuchungen bei Epilepsie-Patienten geplant. Denn im Gehirngewebe, das Epileptikern aus therapeutischen Gründen operativ entfernt worden war, fanden sie eine ungewöhnlich hohe Glutamat-Rezeptorenkonzentration - ein Hinweis darauf, dass vielleicht das Glutamatsystem gestört sein könnte.

Andererseits ist auch bekannt, dass sich bestimmt Adenosin-Rezeptortypen an den Stellen von Nervenzellen befinden, wo Glutamat als Botenstoff ausgeschüttet wird. "die vermehrte Glutamat-Freisetzung bei Epileptikern ist möglicherweise auf Veränderungen eines bestimmten Adenosin-Rezeptortyps zurückzuführen", folgert Prof. Zilles.

PET-Studien mit CPFPX sollen diesen Zusammenhang beweisen. Bestätigt er sich, könnte das den Patienten unmittelbar zugute kommen: Das Hirnareal mit einer veränderten Konzentration von Adenosin-Rezeptoren wäre dann genau das gebiet, von dem die Krampfanfälle ausgehen und das die Neurochirurgen selektiv entfernen müssen.