Mit der wachsenden Bedeutung der Positronen-Emissions-Tomographie in der diagnostischen Nuklearmedizin wächst der Bedarf an innovativen Nicht-Standard Radionukliden, wie z.B. 64Cu, 73Se, 76Br oder 120I stetig an.

Ziel der Abteilung "Radiotracerentwicklung" ist die Synthese neuer Sonden für die Positronen-Emissions-Tomography (PET), die zur Aufklärung der Funktionen des Gehirns und zur Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen herangezogen werden sollen. Hierzu müssen Synthesestrategien entwickelt werden, die eine möglichst schnelle und leicht automatisierbare Synthese der gewünschten radioaktiven Verbindungen ermöglichen. Diese radioaktiven Sonden werden zunächst präklinisch evaluiert. Erfolgreiche und vielversprechende Liganden werden dann in die Humananwendung überführt.

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) spielt nicht nur eine wichtige Rolle in der klinischen Diagnostik, sondern ist aufgrund ihres einzigartigen Potenzials, physiologische und biochemische Prozesse auf molekularer Ebene in Echtzeit zu visualisieren, auch im Bereich der Wirkstoffentwicklung und im Therapiemonitoring von großem Wert.

Das Team "Nukleare Datenmessung" beschäftigt sich mit der Bestimmung und Messung der Daten von Kernreaktionen. Dazu gehören neben den Messungen von Produktionsdaten der entsprechenden Radionuklide, auch die Entwicklung geeigneter Targetsysteme und die Probenpräparation inklusive der Rückgewinnung des teils angereicherten Targetmaterials. Die nukleare Messtechnik umfasst Alpha-, Beta- und Gammamesstechniken, die sowohl zur Untersuchung von Zerfallseigenschaften als auch zur Bestimmung von Anregungsfunktionen eingesetzt werden. Außerdem führt dieses Team in Kooperation mit anderen Instituten und Forschungseinrichtungen Messungen durch, die sowohl für nukleare Kernreaktionsdaten als auch für Aktivierungsstudien und die Materialforschung genutzt werden.

Das Hauptaufgabengebiet der Abteilung "Neurotracer" ist die Entwicklung von Radiotracern, die zur Untersuchung und Aufklärung des Gehirns geeignet sind. Dazu sollen neue methodische Kompetenzen aufgebaut und etabliert werden, die es ermöglichen sollen, zukünftig gezielter und effizienter genutzt werden können, um das Spektrum an Neurotracern weiter auszubauen. Insbesondere sollen dazu Techniken etabliert werden, die es während des Entwicklungsprozesses ermöglichen, die die Hirngängigkeit der Tracer im Vorfeld mit entsprechenden Simulationen und Berechnungen abzuschätzen. Auch können entsprechende experimentelle in vitro Modelle dabei helfen, die in vivo Situation zu simulieren und Entwicklungsprozesse zu beschleunigen ohne auf in vivo Versuche zurückgreifen zu müssen. Die Abteilung Neurotracer plant und koordiniert hierbei die organisch präparativen Arbeiten und die nachfolgend durchzuführenden radiochemischen Markierungsversuche. Ein weiteres Hautptaufgabengebiet dieser Abteilung stellt die radiopharmakologische Evaluation der neuen Radiotracer dar. Hier kommen sowohl autoradiographische Techniken als auch die Evaluation in verschiedenen präklinischen Modellen zum Einsatz.

Das Team "Radiopharmakologie" beschäftigt sich insbesondere mit der Charakterisierung von neu entwickelten Liganden speziell für die Adenosinrezeptorsysteme A1 und A2A. Das Methodenspektrum reicht von Rezeptor- und Enzym-Assays über autoradiographische Verfahren bis zu chemisch analytischen Methoden zur Aufklärung des Metabolismus (LCMS) mit entsprechenden Modellsystemen, wie Lebermikrosomen und Versuche mit Bluthirnschrankenmodellen. Weitergehende Bewertungen können in präklinischen Modellen durchgeführt werden, in denen in vivo Parameter wie z.B. Bluthirnschrankengängigkeit, Organverteilung, Anreicherungsmuster, Kinetik und Metabolismus in Organen bestimmt werden. Aus den Erkenntnissen der in vitro und in vivo Experimente werden Struktur-Eigenschaftsbeziehungen abgeleitet, die als Grundlage zur weiteren Syntheseplanung und zur Optimierung der Verbindungseigenschaften notwendig sind, z. B. Wahl einer anderen Markierungsposition im Molekül.

Das Team "Radioligandenentwicklung" beschäftigt sich mit der Entwicklung von hochaffinen und selektiven ″small molecule″ Rezeptorliganden hauptsächlich für metabotrope (G-Protein gekoppelte) Rezeptorsysteme im Hinblick auf eine nichtinvasive bildgebende Diagnostik der biologischen Targets durch den Einsatz geeigneter, radioaktiv markierter Derivate mit PET und SPECT. Das Team beschäftigt sich ausgehend von unterschiedlichen Ansätzen mit dem Design von Leitstrukturen (leads), ihrer Synthese, Derivatisierung, Identifizierung und Strukturanalytik mittels Massenspektrometrie und NMR-Spektroskopie. Das angewendete Methodenspektrum basiert auf verschiedenen Aspekten des modernen Drug Designs und beinhaltet, speziell im Hinblick auf eine nachfolgende Radiomarkierung selektierter Derivate, sowohl klassische medizinalchemische Methoden als auch auf Homologie- und Bioisosterie-basierende Strategien bis hin zu retrometabolischen Ansätzen.

Mit der wachsenden Bedeutung der Positronen-Emissions-Tomographie in der diagnostischen Nuklearmedizin wächst der Bedarf an innovativen Nicht-Standard Radionukliden, wie z.B. 64Cu, 73Se, 76Br oder 120I stetig an.

Das Team "Strahlenschutz" trägt die Verantwortung des Strahlenschutzes. Damit obliegt ihm der Schutz der Mitarbeitenden und der Umwelt vor einer potentiell schädlichen Einwirkung von ionisierender Strahlung oder radioaktiven Stoffen. Der Tätigkeitsbereich erstreckt sich auf alle Kontrollbereiche des INM-5 und umfasst eine Vielzahl allgemeiner und spezieller Aufgaben, wie z. B. die Durchführung von Messroutinen und Kontaminationskontrollen sowie die Dosisüberwachung der Mitarbeitenden. Weitere wichtige Aufgaben sind Unterweisung und Schulung im sicheren Umgang mit radioaktiven Stoffen, Betreuung von Fremdfirmen sowie die Überwachung der Einhaltung aller gültigen Regeln. Das Team Strahlenschutz ist ferner für die Erstellung von Dokumentationen und Genehmigungsunterlagen sowie die Begleitung wiederkehrender Prüfungen zuständig.

Das Team "Nuklidproduktion und Targetry" kümmert sich vor allem um die Instandhaltung und Erweiterung der technischen Infrastruktur und der Konstruktion von Bestrahlungseinrichtungen und Target-Entwicklungen für das Zyklotron. Neben der Neukonstruktion und Planung von Bauteilen stellt auch die Entwicklung neuer Targetsysteme in Zusammenarbeit mit internen und externen Partnern einen neuen Schwerpunkt dar. Hier sind besonders die Neuentwicklungen an der Experimentalbeamline des Cyclone 30XP hervorzuheben. Dort sollen auch zunehmend Bestrahlungsexperimente für Kooperationspartner durchgeführt werden, die sowohl zur Messung nuklearer Kernreaktionsdaten als auch für Aktivierungsstudien und die Materialforschung genutzt werden sollen. Ferner wird auch die Entwicklung von großmaßstäblichen Produktionstargets für Radionuklide mit hoher klinischer Relevanz ein wichtiges Arbeitsfeld sein. Das Team unterstützt vor allem Forschende bei der Entwicklung von Produktionsprozessen für Radionuklide, um diese in hohen Aktivitätsmengen und entsprechenden radionuklidischen Reinheiten zu erhalten.

Das Team „wissenschaftliche IT und Forschungsdatenmanagement“ ist verantwortlich für den reibungslosen Betrieb der computerisierten Systeme in der Forschung, Analytik und Radiopharmakaproduktion. Speziell dort gilt es dabei die strengen Handlungs- und Dokumentationsrichtlinien nach GMP (Good Manufacturing Practice) zu berücksichtigen. Zusätzlich sollen neue technische Lösungen identifiziert, entwickelt und eingeführt werden, welche die Prozesse im Institut vereinfachen oder ergänzen. Dazu gehören unter anderem die Einführung eines angepassten Forschungsdatenmanagentsystems nach den FAIR Data Prinzipien und Monitoring- und Steuerungssoftware für den Betrieb des Zyklotron-Neubaus.

Das Team "Strahlenschutz" trägt die Verantwortung des Strahlenschutzes. Damit obliegt ihm der Schutz der Mitarbeitenden und der Umwelt vor einer potentiell schädlichen Einwirkung von ionisierender Strahlung oder radioaktiven Stoffen. Der Tätigkeitsbereich erstreckt sich auf alle Kontrollbereiche des INM-5 und umfasst eine Vielzahl allgemeiner und spezieller Aufgaben, wie z. B. die Durchführung von Messroutinen und Kontaminationskontrollen sowie die Dosisüberwachung der Mitarbeitenden. Weitere wichtige Aufgaben sind Unterweisung und Schulung im sicheren Umgang mit radioaktiven Stoffen, Betreuung von Fremdfirmen sowie die Überwachung der Einhaltung aller gültigen Regeln. Das Team Strahlenschutz ist ferner für die Erstellung von Dokumentationen und Genehmigungsunterlagen sowie die Begleitung wiederkehrender Prüfungen zuständig.