Infrastruktur

Eingebettet in die dafür spezifisch entwickelte Architektur des Gebäudes, vereint CARDDIAB im Erdgeschoss hochmoderne Bildgebungstechniken und spektroskopische Verfahren für die präklinische und klinische Anwendung. Mit Großgeräten im Wert von rund 17 Mio. Euro wird die Ausstattung des Bildgebungsbereichs im internationalen Vergleich einzigartig sein. Ein Hybridsystem aus 3T-MRT und Angiographie-Anlage wird ein 7T-MRT ergänzen, dessen hohe Feldstärke im Vergleich zum 3T-MRT eine deutlich gesteigerte Empfindlichkeit und Auflösung bietet. Mit der Professur für experimentelle kardiovaskuläre Bildgebung (Prof. Flögel) werden zudem zwei translationale Hochfeld-MR-Geräte (9,4T-MRT) in die Imaging Core Unit integriert.  

Für Echtzeitanalysen von Stoffwechselprozessen wird ein Hyperpolarisator installiert, dessen Hauptanwendung die Herstellung hyperpolarisierter ¹³C-markierter Stoffwechselsubstrate sein wird. Die Verabreichung dieser Substrate bewirkt eine drastisch verbesserte Signalstärke (Faktor >10.000) und ermöglicht damit eine hochsensitive Quantifizierung der gewebsspezifischen Stoffwechselaktivität.

CARDDIAB vereint Forschergruppen mit mehr als 20 Jahren Erfahrung in der Entwicklung und Anwendung innovativer Methoden der metabolischen Phänotypisierung und wird ihnen in der Metabolic Core Unit die notwendige räumliche und apparative Ausstattung bieten. Neben einer Reihe von Untersuchungsräumen für die Analyse der Körperzusammensetzung, für Stoffwechselbelastungstests, Clamptests und Biopsien, beheimatet das erste Obergeschoss des Forschungsbaus außerdem die Probandenstation und Leitstelle der Human Trial Platform sowie die supervisierten Trainingsbereiche. Hervorzuheben sind die metabolischen Untersuchungsräume (metabolic chambers). Das sind zur Umwelt isolierte Probandenzimmer, die durch Analysen der Atemgase und des Energieumsatzes Langzeituntersuchungen des Stoffwechselns ermöglichen. Für die Untersuchung von Probanden mit fortgeschrittener kardiovaskulärer Erkrankung und Diabetes in den metabolischen Untersuchungsräumen bietet CARDDIAB die notwendige unmittelbare Nähe zu den Kliniken und die Möglichkeiten die Probanden engmaschig zu betreuen.  

Wie jede der drei Core Units verfügt auch die Metabolic Core Unit über einen angegliederten Laborbereich zur Analyse von zirkulierenden Immunzellen und Bioproben aus Muskel-, Haut- und Fettgewebe.

Die Cardiac & Circulatory Core Unit vereint zwei Teilgebiete der Kardiologie in einer Reihe spezialisierter Untersuchungsräume. In der Cardiac Core Unit werden Spezialisten*innen der kardialen Funktionsanalyse im translationalen Rahmen die Herzfunktion in Gesundheit und Krankheit anhand von Echokardiographie, Rhythmusanalyse, Biomarkern, Spiroergometrie, autonomer kardialer Funktionsanalyse, und auch durch spezifische Provokationsprotokolle charakterisieren können. Methoden der Lungenfunktionsdiagnostik und Bodyplethysmographie (CPX) werden die Untersuchung der kardiopulmonalen Interaktion ergänzen. 

Unmittelbar benachbart liegen die Untersuchungsräume der Circulatory Core Unit (Inter-Organ-Kommunikation). Unter gleichzeitigem Monitoring von Stoffwechsel und kardiovaskulärer Funktion, bietet dieser Bereich die apparative Ausstattung zur Durchführung sowohl akuter als auch chronischer Belastungsprotokolle (ergometrisch, isometrisch). In Ruhe und unter Belastung kann hier die körperliche Leistungsfähigkeit unter Integration von Gefäßfunktion, Stoffwechsel, autonomer Regulation und Herzfunktion im Sinne der Organ-Kommunikation charakterisiert werden. Dazu werden Methoden der makro- und mikrovaskulären arteriellen Gefäßanalyse, der Venen (Ultraschall, Laser-Doppler, Infrarot-Technik), sowie physikomechanische und pharmakologische Interventionen durchgeführt.

Um der wachsenden Bedeutung immunologischer Prozesse in metabolischen und kardiovaskulären Erkrankungen Rechnung zu tragen, wird ein weiterer wichtiger Baustein von CARDDIAB die Immunophänotypisierung zirkulierender und gewebeständiger (Immun-)zellen darstellen. Ermöglicht wird diese durch die Installation eines hochmodernen Massenzytometers (CyTOF) im Laborbereich der Cardiac & Circulatory Core Unit.

Der GMP-Bereich des Gebäudes wird sich im dritten Obergeschoss befinden. GMP steht für „Good Manufacturing Practice“, der in nationalen und internationalen Regelwerken festgeschriebene Standard für die Herstellung von Arzneimitteln, mit umfangreichen Vorgaben zur Hygiene, den Räumlichkeiten, der Ausrüstung, Dokumentationen und den Kontrollen.

Der GMP-Bereich in CARDDIAB umfasst einen mit einer besonderen Lüftungsanlage und Personalschleusen ausgestatteten Reinraumbereich, sowie ein Analyselabor. Hier sollen nichtradioaktive Metabolite zur diagnostischen Anwendung hergestellt und analysiert werden. In Kombination mit MR-Spektroskopie ermöglichen diese Metabolite deutschlandweit und international eine in dieser Form einzigartige Analyse des organspezifischen Stoffwechsels ohne Radioaktivität, Röntgenstrahlung oder Biopsien. Aktuell ist die Durchführung von klinischen Studien aufgrund der unsicheren Versorgungslage stark eingeschränkt. Die eigenständige Herstellung steriler Infusionslösungen dieser Metabolite gewährleistet somit die Unabhängigkeit von Zulieferern aus dem Ausland und stellt ein europaweites Alleinstellungsmerkmal von CARDDIAB dar.

Die zentrale translational ausgerichtete Preclinical Trial Platform ermöglicht die Forschung an präklinischen Modellen. Untersuchungen an diesen Modellen können - analog zum Menschen - Funktionsanalyse und Bildgebung ermöglichen. Die Wissenschaftler erhoffen sich dadurch ein besseres Verständnis der Pathophysiologie und die Identifizierung und Testung neuer therapeutischer Ziele für den Menschen.