David Paul Michelmann

• Die Erkrankung an einem Nebennierenkarzinom ist bis heute trotz der vielfältigen Therapieansätze mit einer sehr schlechten Prognose verbunden. Die Entwicklung von [131I]Iodmetomidat und dessen Anwendung bei Patienten im metastasierten Tumorstadium zeigte großes therapeutisches Potenzial. Aufgrund des enzymatischen Abbaus ist die Verweildauer und effektive Dosis im Tumorgewebe jedoch reduziert, sodass in dieser Arbeit nach einer metabolisch stabileren Substanz bei hoher Affinität zum Zielgewebe und gleichzeitig reduzierter HintergrundaktivitätDie Erkrankung an einem Nebennierenkarzinom ist bis heute trotz der vielfältigen Therapieansätze mit einer sehr schlechten Prognose verbunden. Die Entwicklung von [131I]Iodmetomidat und dessen Anwendung bei Patienten im metastasierten Tumorstadium zeigte großes therapeutisches Potenzial. Aufgrund des enzymatischen Abbaus ist die Verweildauer und effektive Dosis im Tumorgewebe jedoch reduziert, sodass in dieser Arbeit nach einer metabolisch stabileren Substanz bei hoher Affinität zum Zielgewebe und gleichzeitig reduzierter Hintergrundaktivität gesucht wurde. Es wurden mehr als 80 IMTO-Derivate synthetisiert und anschließend deren metabolische Stabilität nach Inkubation mit hepatischen Esterasen mittels Radio-HPLC analysiert. Für die Substanzen [125I]IMTO-Azetidinylamid und [125I]IMTO-Ethylmethylamid wurden aufgrund ihrer mit [125I]Iodmetomidat vergleichbaren chemisch-physikalischen Eigenschaften beziehungsweise ihrer besseren metabolischen Stabilität in vitro-Zellversuche zur Evaluation der Aufnahme der Substanzen in NCI H295-Zellen durchgeführt. Hierbei ergab sich kein signifikanter Unterschied bezüglich einer Aufnahme von [125I]IMTO-Azetidinylamid. [125I]IMTO-Ethylmethylamid wurde signifikant schlechter aufgenommen. Ein Uptake-Versuch mit [125I]IMTO-Azetidinylamid unter zeitgleicher Inkubation mit nicht-radioaktiv markiertem Etomidat ergab Hinweise auf einen kompetitiven Aufnahmemechanismus analog der Referenzsubstanz [125I]Iodmetomidat. Mittels Mitochondrien-Isolationsversuchen festigten sich Hinweise auf eine dem [125I]Iodmetomidat ähnliche Aufnahme der Substanz [125I]IMTO-Azetidinylamid in mitochondriale Strukturen der NCI H295-Zellen. Zur Evaluation des Verhaltens der Substanzen [125I] Iodmetomidat, [125I]IMTO-Azetidinylamid und [125I]IMTO-Ethylmethylamid wurden in vivo-Versuche an männlichen CD1-Mäusen durchgeführt. Hierbei ergaben sich nach intravenöser Injektion und Messung der relativen Organdosen nach definierten Zeitintervallen deutlich höhere und längere Anreicherungen der Substanz [125I]IMTO-Azetidinylamid im Nebennierengewebe bei gleichzeitig sowohl initial als auch im Verlauf deutlich reduzierter Restorgandosis im Vergleich zur Referenz. Eine extern durchgeführte Toxizitätsstudie ergab Hinweise auf dosisabhängige klinische Effekte, welche im Vergleich zu Etomidat jedoch deutlich geringer ausfielen. Insgesamt gab es weder Hinweise auf eine erhöhte Mortalität oder einen hämatologischen Effekt noch auf biochemische oder pathologische Veränderungen nach Applikation der Substanz IMTO-Azetidinylamid. Ein in Auftrag gegebener Ames-Test ergab keinen Hinweis auf eine mögliche Mutagenität der Substanz. Die nach Abschluss des experimentellen Teils dieser Arbeit durch die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Stefanie Hahner und Dr. Andreas Schirbel durchgeführte Anwendung der Substanz [123/131I]IMTO-Azetidinylamid erbrachte vielversprechende Ergebnisse. Im Vergleich zu [125I]Iodmetomidat zeigte [125I]IMTO-Azetidinylamid aufgrund seiner hochspezifischen Aufnahme in das Zielgewebe ein deutlich besseres Profil bezüglich eines diagnostischen und therapeutischen Einsatzes. Das Iodmetomidat-Carbonsäureamid [123/131I]IMTO-Azetidinylamid ist ein vielversprechender, im Vergleich zu [123/131I]IMTO metabolisch stabilerer Radiotracer zur Diagnostik adrenaler Läsionen und könnte bei gleichzeitig reduzierten radiotoxischen Nebenwirkungen zur Verbesserung der Therapie adrenaler Karzinome beitragen. Bezüglich einer generellen Empfehlung der Anwendung von [123/131I]IMTO-Azetidinylamid in der Diagnostik und Therapie von Nebennierenkarzinomen sollten zunächst weitere Untersuchungen durchgeführt werden.…
• Despite of diverse therapeutic approaches, adrenocortical cancer carries poor prognosis until today. The development of [131I]iodometomidate and its use for the treatment of patients in the metastasized stadium of adrenocortical cancer showed high therapeutic potential. Due to the enzymatic metabolism the accumulation and the effective dose in the target tissue were reduced. Therefore the subject of this work was to find metabolic stabilized analogues with high affinity to the target tissue and higher target to background ratio. More than 80Despite of diverse therapeutic approaches, adrenocortical cancer carries poor prognosis until today. The development of [131I]iodometomidate and its use for the treatment of patients in the metastasized stadium of adrenocortical cancer showed high therapeutic potential. Due to the enzymatic metabolism the accumulation and the effective dose in the target tissue were reduced. Therefore the subject of this work was to find metabolic stabilized analogues with high affinity to the target tissue and higher target to background ratio. More than 80 IMTO-analogues had been synthesized and their metabolic stability after the incubation with human hepatic esterases was analysed by radio-HPLC. Because of their with IMTO comparable physiochemical properties or rather higher metabolic stability in vitro cell experiments of [125I]IMTO-azetidinylamide and [125I]IMTO-ethylmethylamide were performed for the further evaluation of uptake in NCI H295 cells. The cell uptake of [125I]IMTO-azetidinylamide showed no significant difference to IMTO and the cell uptake of [125I]IMTO-ethylmethylamide was significantly worse. The cell uptake of [125I]IMTO-azetidinylamide under simultaneous incubation with non-radioactive etomidate hypothesized a competitive uptake of [125I]IMTO-azetidinylamide similar to [125I]iodometomidate. The cell compartment isolation experiments indicated an uptake in mitochondrial structures of NCI H295 cells similar to [125I]iodometomidate. For the evaluation of [125I]iodometomidate, [125I]IMTO-azetidinylamide and [125I]IMTO-ethylmethylamide in vivo experiments in male CD1-mice were performed. After the intravenous injection and the measurement of the relative organ doses at defined periods [125I]IMTO-azetidinylamide showed a noticeable higher and longer enrichment in the adrenocortical tissue, while doses in the remaining organs both initial and in the course of time were lower compared to the reference. An external performed toxicity study revealed dose-dependent clinical effects, which were noticeable lower compared with etomidate. Summarized there were no indications for higher mortality, haematological effects or pathological changes after application of IMTO-azetidinylamide. After an ordered Ames test there was no indication for mutagenicity of the substance. The clinical use of [123/131I]IMTO-azetidinylamide by the working group of Prof. Dr. Stefanie Hahner and Dr. Andreas Schirbel after this work showed promising results. Due to its high specific uptake in the target tissue [125I]IMTO-azetidinylamide showed a much better profile for the diagnostic and therapeutic use compared to [125I]iodometomidate. In comparison the carboxylic acid analogue [123/131I]IMTO-azetidinylamide is a promising metabolic stabilized radiotracer for the diagnostic use in adrenocortical lesions and could improve the therapy of adrenocortical cancer meanwhile the radiotoxicity is reduced. Regarding general recommendations for the use of [123/131I]IMTO-azetidinylamide for the diagnostic and therapeutic use in adrenocortical cancer further studies should be performed.…