@phdthesis{Li2014,
  author    = {Li, Xiang},
  title     = {Molecular imaging of inflammation in atherosclerosis: Preclinical study in Apolipoprotein E-Deficient mice and preliminary evaluation in human using positron emission tomography},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-104622},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Motivation and Aim: Cardiovascular disease has been the leading cause of mortality and morbidity throughout the world. In developed countries, cardiovascular diseases are already responsible for a majority of deaths and will become the pre-eminent health problem worldwide (1,2). Rupture of atherosclerotic plaque accounts for approximately 70\% of fatal acute myocardial infarction and sudden heart deaths. Conventional criterias for the diagnosis of "vulnerable plaques" are calcified nodules, yellow appearance of plaque, a thin cap, a large lipid core, severe luminal stenosis, intraplaque hemorrhage, inflammation, thrombogenicity, and plaque injury (3-5). Noninvasive diagnosis of vulnerable plaque still remains a great challenge and a huge research prospect, which triggered us to investigate the feasibility of PET imaging on the evaluation of atherosclerosis. Nuclear imaging of atherosclerosis， especially co-registered imaging modalities, could provide a promising diagnostic tool including both anatomy and activities to identify vulnerable atherosclerotic plaque or early detection of inflammatory endothelium at risk. Furthermore, the development of specific imaging tracers for clinical applications is also a challenging task. The aim of this work was to assess the potential of novel PET imaging probes associated with intra-plaque inflammation on animal models and in human respectively. Methods In this work, several molecular imaging modalities were employed for evaluation of atherosclerosis. They included Positron emission tomography / Computed tomography (PET/CT) for human studies, and micro-PET, autoradiography and high-resolution magnetic resonance imaging (MRI) for animal studies. Radiotracers for PET imaging included the glucose analogue 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG), the somatostatin receptor avide tracer 68Ga-DOTATATE, and the Gallium-68 labeled fucoidan (68Ga-Fucoidan), which was developed as a PET tracer to detect endothelial P-selectin, which overexpressed at early stage of atherosclerosis and endothelial overlying activated plaque. Tracer's capabilities were firstly assessed on cellular level in vitro. Subsequently, Animal studies were conducted in two animal models: 1, Apolipoprotein E (ApoE-/-) mice having severe atherosclerotic plaque; 2, Lipopolysaccharide (LPS) -induced mice for receiving acute vascular inflammation. Corresponding analyses on protein and histological level were conducted as well to confirm our results. In human study, 16 patients with neuroendocrine tumors (NETs) were investigated on imaging vascular inflammation. These patients had undergone both 68Ga-DOTATATE PET/CT and 18F-FDG PET/CT for staging or restaging within 6 weeks. 16 patients were randomized into two groups: high-risk group and low-risk group. Uptake ratio of both tracers from two groups were compared and correlated with common cardiovascular risk factors. Results and Conclusion In murine study, the expression of somatostatin receptor 2, which is the main bio-target of 68Ga-DOTATATE on macrophage/monocyte was confirmed by flow cytometry and immunohistochemistry. Prospectively, high specific accumulation of 68Ga-DOTATATE to the macrophage within the plaques was observed in aorta lesions by autoradiography and by micro-PET. In study with 68Ga-fucoidan, a strong expression of P-selectin on active endothelium overlying on inflamed plaque but weaker on inactive plaques was confirmed. Specific focal uptake of 68Ga-fucoidan were detected at aorta segments by micro-PET, and correlated with high-resolution magnetic resonance imaging (MRI), which was used to characterize the morphology of plaques. 68Ga-fucoidan also showed a greater affinity to active inflamed plaque in comparison of inactive fibrous plaque, which was assessed by autoradiography. Specificity of 68Ga-DOTATATE and 68Ga-fucoidan were confirmed by ex-vivo blocking autoradiography and in vivo blocking PET imaging respectively. In human study, focal uptake of both 18F-FDG and 68Ga-DOTATATE was detected. Analyzing concordance of two tracers' uptake ratio, Out of the 37 sites with highest focal 68Ga-DOTATATE uptake, 16 (43.2\%) also had focal 18F-FDG uptake. Of 39 sites with highest 18F-FDG uptake, only 11 (28.2\%) had a colocalized 68Ga-DOTATATE accumulation. Correlated tracers' uptake and calcium burden and risk factors, Mean target-to-background ratio (TBR) of 68Ga-DOTATATE correlated significantly with the presence of calcified plaques (r=0.52), hypertension (r=0.60), age (r=0.56) and uptake of 18F-FDG (r=0.64). TBRmean of 18F-FDG correlated significantly only with hypertension (r=0.58; p<0.05). Additionally, TBRmean of 68Ga-DOTATATE is significant higher in the high risk group while TBRmean of 18F-FDG is not. In conclusion, we evaluated vascular inflammation of atherosclerosis non-invasively using the two PET tracers: 68Ga-DOTATATE and 68Ga-Fucoidan. 68Ga-DOTATATE show specific affinity to infiltrated macrophage within the plaques. 68Ga-Fucoidan may hold the potential to discriminate between active and inactive atherosclerotic plaques in terms of variant accumulation on different-types of plaques. PET as leading molecular imaging technique provides superiority in assessing cellular activity, which is pivotal for understanding internal activity of atherosclerotic plaques. Since diagnosis of atherosclerosis is a complex and multi-dimensional task. More integrated imaging technology such as PET/MRI, faster imaging algorithm, more efficient radiotracer are required for further development of atherosclerosis imaging,},
  subject      = {Arteriosklerose},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Haddad2011,
  author    = {Haddad, Dana},
  title     = {Design of oncolytic viruses for the imaging and treatment of cancer: The vaccinia construct GLV-1h153 carrying the human sodium iodide symporter},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56441},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Therapien mittels replikations-kompetenter onkolytischer Viren zeigten bereits vielversprechende Erfolge in klinischen Studien zur Bek{\"a}mpfung verschiedener Krebserkrankungen. Die Viren sind in der Lage, sich pr{\"a}ferentiell und selektiv in Krebszellen zu vermehren, wodurch das Tumorgewebe durch Zelllyse zerst{\"o}rt, das gesunde Gewebe jedoch nicht gesch{\"a}digt wird. Biopsien sind zurzeit der Gold-Standard zur {\"U}berwachung onkolytischer Virus Therapien. In der pr{\"a}klinischen und fr{\"u}hen klinischen Phasen ist dies auch durchf{\"u}hrbar, doch f{\"u}r weitere Studien am Menschen werden Methoden ben{\"o}tigt, die eine nicht-invasive {\"U}berwachung der Therapie erm{\"o}glichen. Das Nachverfolgen der Viren k{\"o}nnte Klinikern die M{\"o}glichkeit geben, die Verteilung der Viren im K{\"o}rper nachzuverfolgen, die Effizienz und therapeutische Effekte zu korrelieren bzw. die m{\"o}gliche virale Toxizit{\"a}t zu {\"u}berwachen. Im Fokus dieser Arbeit stand die Konstruktion und das Austesten des VACV Stamms GLV-1h153, welches das Gen f{\"u}r den humanen Natrium-Iodid-Symporter (hNIS) kodiert, das als Reportergen f{\"u}r nicht-invasive bildgebende Nachverfolgung der Viren diente. Demzufolge diente das hier vorgestellte Projekt der Entwicklung von Bildgebungsverfahren, die in der onkolytischen Virustherapie eingesetzt werden k{\"o}nnen. Weiterhin sollte als weitere Strategie zur Krebsbek{\"a}mpfung die M{\"o}glichkeit untersucht werden, mit Unterst{\"u}tzung der Viren eine gezielte Radiotherapie durchzuf{\"u}hren. Bei hNIS handelt es sich um ein intrinsisches Membranprotein welches den aktiven Transport und die Anreicherung von Iodid in Schilddr{\"u}senzellen und einigen anderen Geweben vermittelt. Zudem wird das Gen, neben einigen anderen humanen Genen, bereits in pr{\"a}klinischen Studien als Reportergen verwendet und wurde in klinischen Studien bereits zur Darstellung von Viren in Prostata-Krebspatienten benutzt. Der Transfer des hNIS-kodierenden Gens mittels viraler Vektoren k{\"o}nnte es erm{\"o}glichen, dass infizierte Tumorzellen Tr{\"a}ger-freie Radionuklidproben wie z.B. Iodid-124 (124I), Iodid-131 (131I), und 99m-Technecium Pertechtenate (99mTcO4), anreichern, welche schon lange f{\"u}r die Verwendung am Menschen zugelassen sind. Weitere Vorteile bei der Verwendung von hNIS als Reportergen humanen Ursprungs sind zum einen seine minimale Immunogenit{\"a}t und zum anderen die intrazellul{\"a}re Signalamplifikation durch die Transportfunktion des Systems. Der Stamm GLV1h153 wurde in der Pankreas-Adenokarzinom Zelllinie PANC-1 getestet. GLV-1h153 konnte diese Zellen infizieren, sich in ihnen replizieren und sie in Zellkultur schließlich ebenso effizient abt{\"o}ten wie GLV-1h68. Zudem wurde eine Dosis-abh{\"a}ngige Expression von hNIS in infizierten Zellen nachgewiesen. Immunfluoreszenzanalysen best{\"a}tigten den erfolgreichen Transport des Proteins an die Zellmembran bevor die Zelllyse stattfand, was die Zeit- und Dosis-abh{\"a}ngigen Aufnahme von 131I verst{\"a}rkte. In vivo war GLV-1h153, ebenso wie GLV-1h68, sicher und f{\"u}hrte zu einer effektiven Regression der Pankreasxenograft Tumoren. Die Infektion des Tumors wurde weiterhin durch optische Bildgebung und histologische Untersuchungen best{\"a}tigt. GLV-1h153 erm{\"o}glichte weiterhin die Bildgebung von Viren in Tumoren mittels 124I-abh{\"a}ngiger Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sowie 99m-Technecium Pertechnat-abh{\"a}ngiger (99mTcO4) Gamma Szintigraphie. Die Darstellung konnte sowohl mit intratumoral, wie auch mit intraven{\"o}s applizierten Viren erfolgen, war quantitativ, und die Radiotracer konnten bis zu 24 bzw. sogar 48 h nach deren Injektion nachgewiesen werden. Die quantitative Analyse der Radionuklidaufnahme aus PET-Bildgebungsdaten korrelierte mit den Daten der Bioverteilungsdaten aus isolierten Gewebn. Autoradiographische Untersuchungen von GLV-1h153 infizierten Tumoren zeigten, dass das Vorhandensein von Viren (visualisiert durch die viral vermittelte GFP Expression), lebendes Gewebe und ausreichender Blutfluss ben{\"o}tigt werden, um die Aufnahme des Radiotracers in den Tumor zu erh{\"o}hen. Dosimetrische Analysen infizierter Tumoren zeigten das Potential f{\"u}r eine systemisch applizierte Radiotherapie des Tumors auf. So f{\"u}hrte eine Kombination aus GLV-1h153 mit 131I-Behandlung zu geringf{\"u}gig besseren therapeutischen Erfolgen, als eine alleinige Therapie mit GLV-1h153. Zusammengefasst, ist GLV-1h153 demnach ein vielversprechender Kandidat zur Behandlung von Bauchspeicheldr{\"u}senkrebs und zur nichtinvasiven Bildgebung der viralen Therapie. Die Ergebnisse untermauern die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen und Entwicklungen in der Langzeitverfolgung viraler Therapien sowie synergistischer Effekte einer Radioiod-Kombinationstherapie mit dieser neuen therapeutischen und bildgebenden Substanzklasse.},
  subject      = {Onkolyse},
  language  = {en}
}