2025 Juni - Lisa Körner

Priv.-Doz.in Dr.in Lisa Körner, PhD

MedUni Wien RESEARCHER OF THE MONTH, Juni 2025

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Frau Priv.-Doz.ⁱⁿ Dr.ⁱⁿ Lisa Körner, PhD aus Anlass der im Top-Journal „Nature Biomedical Engineering“ (IF 27.7) erschienenen Arbeit „Localization of protoporphyrin IX during glioma-resection surgery via paired stimulated Raman histology and fluorescence microscopy“. [1] Die Multicenter-Studie entstand an der Univ. Klinik für Neurochirurgie in Zusammenarbeit mit der New York University, (USA), der Universität Münster (DE), und der Universität Freiburg (DE).

 

Stimulated Raman Histology kombiniert mit simultaner Fluoreszenzdetektion ermöglicht verbesserte Erkennung von Gliomzellen direkt im Operationssaal

In high-grade Gliomen ist eine maximale sichere chirurgische Entfernung entscheidend für die Patient:innenprognose. Jedoch aufgrund des infiltrierenden Wachstums sowie insuffizienter Visualisierung besonders im Bereich der Tumorgrenzen ist eine inkomplette Entfernung häufig. Die Stimulated Raman Histology (SRH) ist eine neue, innovative Kombination aus Mikroskop- und Laser- Technik mit welcher die Erstellung von digitalen, hochauflösenden Bildern, vergleichbar mit konventionellen histopathologischen Bildern, anhand von unbehandelten Gewebeproben direkt im Operationssaal möglich ist. [2,3] Weiters erbrachte die Fluoreszenztechnik mittels 5-Aminolävulinsäure (5-ALA), der häufigste verwendete Fluoreszenzfarbstoff in Gliomen, große Fortschritte, um die Rate an kompletten chirurgischen Entfernungen in dieser Patient:innengruppe zu steigern. [4] Anhand der derzeitigen Literatur wird die Meinung vertreten, dass 5-ALA eine selektive Akkumulation des fluoreszierenden Bestandteils Protoporphyrin IX (PpIX) in Tumorzellen begründet. PpIX ist weiters hoch spezifisch für stark tumor-infiltriertes Gewebe, jedoch weniger effektiv, um Tumorränder zu visualisieren. [4] Um die intraoperative Detektion von PpIX zu verbessern, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Mikroskop entwickelt, welches direkt im OP-Saal simultan die SRH sowie die Two-Photon Fluorescence Microscopy (TPFM) vereint und in 115 frischen Tumorproben von Patient:innen mit high-grade Gliomen validiert.

Anhand der Kombination dieser beiden Techniken, SRH und TPFM, war es nun zum ersten Mal möglich fluoreszierende Gliomzellen auf mikroskopischem Level darzustellen.

Das erste wichtige Ergebnis dieses Forschungsprojektes war es, dass der technische Zugang in der Kombination von PpIX und SRH/TPFM in einer Gruppe von high-grade Gliomen während der Resektion anwendbar war. Weiters konnte damit zum ersten Mal die Verteilung von PpIX-Fluoreszenz innerhalb des Tumorgewebes auf mikroskopischer hochauflösender Ebene gezeigt werden. Im Detail konnte eine schwache negative Korrelation zwischen der Tumorzelldichte und der Fluoreszenzintensität über alle gescannten Tumorproben hinweg nachgewiesen werden. In der Analyse aller aufgenommenen Bildscans durch SRH/TPFM konnten 5 bestimmte Fluoreszenzmuster bestimmt werden: (1) primäre Autofluoreszenz, (2) diffuse und schwache Fluoreszenz, (3) diffuse und starke Fluoreszenz, (4) axonale Akkumulation und (5) zytoplasmatische Akkumulation. Die genaue Bedeutung dieser unterschiedlichen Fluoreszenzmuster wird in zukünftigen Studien weiter vertieft werden.

Eine weitere Analyse von high-grade Gliomgewebe mittels External Spatially Resolved Metabolomics, Transcriptomics und RNA Sequencing erbrachte den Nachweis, dass überraschenderweise zu einem großen Anteil myeloide Zellen PpIX, den eigentlich fluoreszierenden Anteil von 5-ALA, akkumulieren und metabolisieren. Dies ist insofern eine neue Erkenntnis, da bisher davon ausgegangen wurde, dass PpIX zu einem Hauptteil in Gliomzellen metabolisiert wird. Zusammengefasst unterstützen unsere Ergebnisse die Theorie der 5-ALA induzierten Fluoreszenz in Gliomzellen und zeigen wie 5-ALA gemeinsam mit der SRH/TPFM-Bildgebung ein Fenster in das Immunmicroenvironment von humanen Gliomzellen bilden kann. Damit einhergehend besteht das Ziel die komplette Tumorentfernung und damit die Prognose von Gliompatient:innen in Zukunft weiter verbessern zu können.

Zur Person und Wissenschaftliches Umfeld

Frau Dr.ⁱⁿ Lisa Körner studierte von 2008 bis 2014 Humanmedizin an der Medizinischen Universität Wien. Ab 2013 war sie in das MD-PhD Exzellenzprogramm inskribiert. Somit absolvierte sie parallel zu ihrem Humanmedizinstudium bereits ein PhD-Studium, welches sie mit dem Thema „Fluorescence based techniques in brain tumor surgery: new insights on histopathological correlation and influencing factors“ abschloss (Betreuung durch Assoc. Prof. Priv.- Doz. Dr. Dr. Georg Widhalm).

Von 2016 bis 2021 absolvierte sie ihre Facharztausbildung an der Univ. Klinik für Neurochirurgie, Meduni Wien und ist seither als Fachärztin an dieser Klinik tätig. Im Rahmen ihrer Mitarbeit in der Forschungsgruppe von Herrn Prof. Georg Widhalm liegt ihr wissenschaftlicher Fokus auf der Verbesserung der intraoperativen Visualisierung von Tumorgewebe durch Anwendung neuartiger Fluoreszenztechniken, der Stimulated Raman Histology sowie Artificial Intelligence-basierten Tools in der Neurochirurgie.

Im Jahr 2023 erhielt Frau Dr.ⁱⁿ Lisa Körner ein Erwin Schrödinger Auslandsstipendium des FWF und absolvierte einen Forschungsaufenthalt am Department of Neurosurgery, New York University, Langone Health, NY, USA unter der Supervision von Prof. Daniel Orringer. Während dieses Forschungsaufenthaltes beschäftigte sie sich mit der Anwendung der Stimulated Raman Histology sowie mit darauf aufbauenden Artificial Intelligence Anwendungen in der Neurochirurgie.

Ausgewählte Literatur

1. Nasir-Moin M, Wadiura LI, Sacalean V, Juros D, Movahed-Ezazi M, Lock EK, Smith A, Lee M, Weiss H, Müther M, Alber D, Ratna S, Fang C, Suero-Molina E, Hellwig S, Stummer W, Rössler K, Hainfellner JA, Widhalm G, Kiesel B, Reichert D, Mischkulnig M, Jain R, Straehle J, Neidert N, Schnell O, Beck J, Trautman J, Pastore S, Pacione D, Placantonakis D, Oermann EK, Golfinos JG, Hollon TC, Snuderl M, Freudiger CW, Heiland DH, Orringer DA. Localization of protoporphyrin IX during glioma-resection surgery via paired stimulated Raman histology and fluorescence microscopy. Nat Biomed Eng. 2024 Jun;8(6):672-688. doi: 10.1038/s41551-024-01217-3. Epub 2024 Jul 10. PMID: 38987630.
2. Orringer DA, Pandian B, Niknafs YS, Hollon TC, Boyle J, Lewis S, Garrard M, Hervey-Jumper SL, Garton HJL, Maher CO, Heth JA, Sagher O, Wilkinson DA, Snuderl M, Venneti S, Ramkissoon SH, McFadden KA, Fisher-Hubbard A, Lieberman AP, Johnson TD, Xie XS, Trautman JK, Freudiger CW, Camelo-Piragua S. Rapid intraoperative histology of unprocessed surgical specimens via fibre-laser-based stimulated Raman scattering microscopy. Nat Biomed Eng. 2017;1:0027. doi: 10.1038/s41551-016-0027. Epub 2017 Feb 6. PMID: 28955599; PMCID: PMC5612414.
3. Hollon T, Jiang C, Chowdury A, Nasir-Moin M, Kondepudi A, Aabedi A, Adapa A, Al-Holou W, Heth J, Sagher O, Lowenstein P, Castro M, Wadiura LI, Widhalm G, Neuschmelting V, Reinecke D, von Spreckelsen N, Berger MS, Hervey-Jumper SL, Golfinos JG, Snuderl M, Camelo-Piragua S, Freudiger C, Lee H, Orringer DA. Artificial-intelligence-based molecular classification of diffuse gliomas using rapid, label-free optical imaging. Nat Med. 2023 Apr;29(4):828-832. doi: 10.1038/s41591-023-02252-4. Epub 2023 Mar 23. PMID: 36959422; PMCID: PMC10445531.
4. Hadjipanayis CG, Widhalm G, Stummer W. What is the Surgical Benefit of Utilizing 5-Aminolevulinic Acid for Fluorescence-Guided Surgery of Malignant Gliomas? Neurosurgery. 2015 Nov;77(5):663-73. doi: 10.1227/NEU.0000000000000929. PMID: 26308630; PMCID: PMC4615466.