Forschende des Nationalen Zentrums für Tumorerkrankungen (NCT/UCC) in Dresden haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forschungsteam, unter anderem dem Chemienobelpreisträger David Baker, erstmals künstlich konstruierte Proteine entwickelt, die im nahen Infrarot- und kurzwelligen Infrarotbereich fluoreszieren. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht. Bisher existieren solche optischen Eigenschaften in der Natur nicht; sie wurden vielmehr durch computergestütztes Protein-Design und maßgeschneiderte Fluorophore neu programmiert. Die langwellige Infrarotstrahlung durchdringt biologisches Gewebe deutlich tiefer als sichtbares Licht und erzeugt dabei weniger störende Hintergrundsignale. Dies überwindet eine der größten Grenzen der optischen Bildgebung. Die neuartigen Proteine wurden erfolgreich in Zellkulturen und Tierversuchen eingesetzt, um biologische Strukturen mit hoher Empfindlichkeit sichtbar zu machen. Ein der beiden Designerproteine emittiert besonders stark im fernroten Spektrum, während das andere in den kurzwelligen Infrarotbereich reicht. Oliver Bruns, Leiter der Abteilung Funktionelle Bildgebung in der Chirurgischen Onkologie am NCT/UCC Dresden und seit 2024 Träger des Helmholtz High Impact Award, betont das transformativen Potenzial der Technologie. Die Methode könnte intraoperative Anwendungen revolutionieren, indem sie die Detektion einzelner Krebszellen an Tumorrändern und in Lymphknoten während laufender Eingriffe ermöglicht. In Kombination mit speziellen Fluoreszenzfarbstoffen ließen sich zudem spezifische Gewebestrukturen wie Blutgefäße oder maligne Areale präzise darstellen. Bernardo Arús, wissenschaftlicher Mitarbeiter in Bruns Arbeitsgruppe, hebt die Bedeutung für die Grundlagenforschung hervor. Die neu gewonnenen Werkzeuge erweitern das Repertoire für die Bildgebung in lebenden Organismen erheblich und erlauben Einblicke in Krankheitsmechanismen, biologische Abläufe sowie therapeutische Effekte in tieferen Gewebeschichten. Gleichzeitig unterstreicht die Studie den Erfolg moderner KI basierter Entwürfsansätze, die es erstmals ermöglichen, gezielt neue biologische Funktionen zu generieren. Die Forschung verbindet Infrarottechnologie, fortgeschrittene Kameraoptiken und neuartige Biomoleküle und etabliert einen Weg für nichtinvasive, hochauflösende Diagnostik. Das NCT/UCC Dresden als gemeinsame Einrichtung des Deutschen Krebsforschungszentrums, der TU Dresden, des Universitätsklinikums Dresden und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf positioniert sich damit an der Spitze der translationalen Medizintechnik. Die Entwicklung markiert einen Meilenstein in der de-novo-Proteinprogrammierung und öffnet neue Kapitel für die präzisionsonkologische Bildgebung.