@phdthesis{Melkus2009,
  author    = {Melkus, Gerd},
  title     = {Entwicklung und Anwendung spektroskopischer 1H-NMR-Methoden zur in vivo Charakterisierung von Xenograft-Tumormodellen bei 17,6 T},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-50605},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Der Hauptteil der vorliegenden Arbeit befasste sich mit der Anwendung und der Entwicklung von neuen Methoden der spektroskopischen NMR-Bildgebung zur nicht-invasiven metabolischen Charakterisierung von Xenograft-Tumormodellen bei 17,6 T. In einem weiteren Abschnitt wurden verschiedene etablierte Methoden der lokalisierten NMR-Spektroskopie und der spektroskopischen Bildgebung genutzt, um den Metabolismus von H{\"u}lsenfr{\"u}chten (Pisum sativum) am Hochfeld zu untersuchen. Im experimentellen Teil der Arbeit wurde der selektive Mehrquantenfilter Sel-MQC zur Laktatbestimmung in neun verschiedenen Xenograft-Tumormodellen verwendet. Diese Werte wurden mit Ergebnissen aus der Biolumineszenz und mit der Tumorkontrolldosis 50 (TCD50) der Tumorlinien korreliert. Der Sel-MQC-Editierungsfilter stellte sich als {\"a}ußerst robuste Methode heraus das Laktat im NMR-Spektrum eindeutig von koresonanten Lipiden des Unterhautfettgewebes bzw. von tumoreigenen Lipiden zu trennen. Der Vergleich mit dem durch die Biolumineszenz bestimmten Laktat zeigte durchweg niedrigere Werte in den NMR-Messungen. Der Hauptgrund f{\"u}r diesen Unterschied besteht wahrscheinlich darin, dass mit der NMR-Methode nur das freie Laktat bestimmt werden kann, wohingegen die Biolumineszenz das gesamte Laktat erfasst. Das mit der NMR detektierbare freie Laktat zeigte allerdings eine m{\"a}ßige Korrelation zur TCD50 (R = 0,46), wodurch dieser Parameter nur als bedingt prognostisch wertvoll f{\"u}r die Strahlentherapie von Tumoren angesehen werden kann. Der Informationsgehalt pro Messzeit und damit die Effizienz der Standard-Sel-MQC-Editierungssequenz konnte durch verschiedene methodische Erweiterungen gesteigert werden. Eine zus{\"a}tzliche spektral selektive Wasserunterdr{\"u}ckung und ein weiteres Aufnahmefenster erm{\"o}glichte neben der Messung des Laktatsignals die Akquisition s{\"a}mtlicher Resonanzen des 1H-Spektrums mit einer kurzen Echozeit. Somit konnten zus{\"a}tzlich das Gesamtcholin und die Methyl- und Metylengruppen der Lipide aufgenommen werden. Neben dem Laktat erwies sich das Verh{\"a}ltnis von Lipid-Methylensignal zu Gesamtcholin (L1/tCho) als aussagekr{\"a}ftigster Parameter, um zwei untersuchte Xenograft-Tumormodelle zu unter-scheiden. Die spektroskopische Sel-MQC-Bildgebungssequenz, deren k-Raumantastung in der Regel mit reiner Phasenkodierung durchgef{\"u}hrt wird, konnte durch eine Verwendung eines Lesegradienten beschleunigt werden. Die bei dem Sel-MQC-Filter auftretenden typischen Artefakte im Bereich der Wasserresonanz sind durch zwei Aufnahmen nach dem Dixon-Prinzip und einem anschließenden Additionsverfahren unterdr{\"u}ckbar. Bei einer ausreichenden Aufnahmezeit, die abh{\"a}ngig vom T2* der zu editierenden Resonanz ist, kann mit der Methode eine nahezu {\"a}hnlich hohe Sensitivit{\"a}t wie mit dem rein phasenkodierten Experiment erreicht werden. Eine in die Sequenz eingef{\"u}gte frequenzselektive Refokussierung der Laktat-CH3-Gruppe erm{\"o}glichte die Aufnahme mehrerer Laktatechos ohne eine Phasenmodulation durch die J-Kopplung im Signal zu erhalten. Die nach einer Anregung erhaltenen Echos k{\"o}nnen zur weiteren Beschleunigung der Sequenz oder zur Bestimmung der apparenten transversalen Relaxationszeit des editieren Metaboliten verwendet werden. Das Grundprinzip des Sel-MQC-Filters konnte in einem umgekehrten Verfahren dazu verwendet werden mobile Lipide im Tumor ohne das koresonante Laktatsignal zu detektieren, um damit die Lipiddetektion zu spezifizieren. Da zur Unterdr{\"u}ckung des Metabolitensignals nur die J-Kopplung ausgenutzt wird, m{\"u}ssen weder Relaxationszeiten noch Diffusionskoeffizienten f{\"u}r die Editierung bekannt sein. Die Aufnahme des Lipidsignals wird dabei in einer Pr{\"a}paration erreicht, was die Sequenz robust gegen{\"u}ber Bewegungsartefakten macht. Die Methode kann beispielsweise mit Diffusionsgradienten kombiniert werden, um den apparenten Diffusionskoeffizienten mobiler Lipide im Tumorgewebe zu bestimmen. Das hohe Magnetfeld von 17,6 T und damit die vergr{\"o}ßerte chemische Verschiebung eigneten sich insbesonders dazu spektroskopische Messungen an Pflanzensystemen durchzuf{\"u}hren. Im letzten Teil der Arbeit wurden unterschiedliche lokalisierte 1D-, 2D-NMR-Methoden und die spektroskopische Bildgebung verwendet, um den Wildtyp und eine Mutantenform des Pisum sativum nicht-invasiv metabolisch zu untersuchen. Die mit der NMR bestimmten Metabolitenkonzentrationen im Endosperm des Pisum sativum korrelierten mit Resultaten aus biochemischen Auswertungen. Weiterhin konnten mit den NMR-Methoden auch Ergebnisse gewonnen werden, die mit biochemischen und histologischen Verfahren nicht erreicht werden k{\"o}nnen. Die Untersuchung von Pflanzen - oder wie hier von Pflanzensamen - mit spektroskopischen NMR-Methoden bieten zus{\"a}tzliche und f{\"u}r bestimmte Fragestellungen auch einzigartige Ans{\"a}tze deren Metabolismus in vivo zu untersuchen.},
  subject      = {Tumor},
  language  = {de}
}