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Sonstige beteiligte Institutionen
- Johns Hopkins School of Medicine (18)
- Johns Hopkins University School of Medicine (5)
- Johns Hopkins School of Medicine, Baltimore, MD, U.S. (4)
- Department of Biomedical Imaging, National Cerebral and Cardiovascular Research Center, Suita, Japan (2)
- Division of Medical Technology and Science, Department of Medical Physics and Engineering, Course of Health Science, Osaka University Graduate School of Medicine, Suita Japan (2)
- Institut for Molecular Biology and CMBI, Department of Genomics, Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, Leopold-Franzens-University Innsbruck, Innsbruck, Austria (2)
- Johns Hopkins School of Medicine, The Russell H Morgan Department of Radiology and Radiological Science, Baltimore, MD, USA (2)
- Bundeswehr Institute of Radiobiology affiliated to the University of Ulm, Munich, Germany (1)
- CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - the development agency of the Brazilian Federal Government (1)
- DAAD - Deutscher Akademischer Austauschdienst (1)
We aimed to explore the impact of ageing on 11C-Hydroxyephedrine (11C-HED) uptake in the healthy rat heart in a longitudinal setting. To investigate a potential cold mass effect, the influence of specific activity on cardiac 11C-HED uptake was evaluated: 11C-HED was synthesized by N-methylation of (−)-metaraminol as the free base (radiochemical purity >95%) and a wide range of specific activities (0.2–141.9 GBq/μmol) were prepared. \(^{11}\)C-HED (48.7±9.7MBq, ranged 0.2–60.4μg/kg cold mass) was injected in healthy Wistar Rats. Dynamic 23-frame PET images were obtained over 30 min. Time activity curves were generated for the blood input function and myocardial tissue. Cardiac 11C-HED retention index (%/min) was calculated as myocardial tissue activity at 20-30 min divided by the integral of the blood activity curves. Additionally, the impact of ageing on myocardial 11CHED uptake was investigated longitudinally by PET studies at different ages of healthy Wistar Rats. A dose-dependent reduction of cardiac 11C-HED uptake was observed: The estimated retention index as a marker of norepinephrine function decreased at a lower specific activity (higher amount of cold mass). This observed high affinity of 11C-HED to the neural norepinephrine transporter triggered a subsequent study: In a longitudinal setting, the 11C-HED retention index decreased with increasing age. An age-related decline of cardiac sympathetic innervation could be demonstrated. The herein observed cold mass effect might increase in succeeding scans and therefore, 11C-HED microPET studies should be planned with extreme caution if one single radiosynthesis is scheduled for multiple animals.
Utilizing 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emission tomography (PET)/computed tomography (CT), we performed this pilot study to evaluate the link between cytogenetic/genomic markers and imaging patterns in relapsed/refractory (RR) multiple myeloma (MM). We retrospectively analyzed data of 24 patients with RRMM who were treated at our institution between November 2018 and February 2020. At the last relapse/progression, patients had been treated with a median of three (range 1–10) lines of therapy. Six (25%) patients showed FDG avid extramedullary disease without adjacency to bone. We observed significantly higher maximum standardized uptake values (SUV\(_{max}\)) in patients harboring del(17p) compared with those without del(17p) (p = 0.025). Moreover, a high SUV\(_{max}\) of >15 indicated significantly shortened progression-free survival (PFS) (p = 0.01) and overall survival (OS) (p = 0.0002). One female patient exhibited biallelic TP53 alteration, i.e., deletion and mutation, in whom an extremely high SUV\(_{max}\) of 37.88 was observed. In summary, this pilot study suggested a link between del(17p)/TP53 alteration and high SUV\(_{max}\) on 18F-FDG PET/CT in RRMM patients. Further investigations are highly warranted at this point.
Objectives. This study is aimed at investigating the impact of frame numbers in preclinical electrocardiogram- (ECG-) gated \(^{18}\)F-fluorodeoxyglucose (\(^{18}\)F-FDG) positron emission tomography (PET) on systolic and diastolic left ventricular (LV) parameters in rats. Methods. \(^{18}\)F-FDG PET imaging using a dedicated small animal PET system with list mode data acquisition and continuous ECG recording was performed in diabetic and control rats. The list-mode data was sorted and reconstructed with different numbers of frames (4, 8, 12, and 16) per cardiac cycle into tomographic images. Using an automatic ventricular edge detection software, left ventricular (LV) functional parameters, including ejection fraction (EF), end-diastolic (EDV), and end-systolic volume (ESV), were calculated. Diastolic variables (time to peak filling (TPF), first third mean filling rate (1/3 FR), and peak filling rate (PFR)) were also assessed. Results. Significant differences in multiple parameters were observed among the reconstructions with different frames per cardiac cycle. EDV significantly increased by numbers of frames (353.8 & PLUSMN; 57.7 mu l*, 380.8 & PLUSMN; 57.2 mu l*, 398.0 & PLUSMN; 63.1 mu l*, and 444.8 & PLUSMN; 75.3 mu l at 4, 8, 12, and 16 frames, respectively; *P < 0.0001 vs. 16 frames), while systolic (EF) and diastolic (TPF, 1/3 FR and PFR) parameters were not significantly different between 12 and 16 frames. In addition, significant differences between diabetic and control animals in 1/3 FR and PFR in 16 frames per cardiac cycle were observed (P < 0.005), but not for 4, 8, and 12 frames. Conclusions. Using ECG-gated PET in rats, measurements of cardiac function are significantly affected by the frames per cardiac cycle. Therefore, if you are going to compare those functional parameters, a consistent number of frames should be used.
More than 25 years after the first peptide receptor radionuclide therapy (PRRT), the concept of somatostatin receptor (SSTR)-directed imaging and therapy for neuroendocrine tumors (NET) is seeing rapidly increasing use. To maximize the full potential of its theranostic promise, efforts in recent years have expanded recommendations in current guidelines and included the evaluation of novel theranostic radiotracers for imaging and treatment of NET. Moreover, the introduction of standardized reporting framework systems may harmonize PET reading, address pitfalls in interpreting SSTR-PET/CT scans and guide the treating physician in selecting PRRT candidates. Notably, the concept of PRRT has also been applied beyond oncology, e.g. for treatment of inflammatory conditions like sarcoidosis. Future perspectives may include the efficacy evaluation of PRRT compared to other common treatment options for NET, novel strategies for closer monitoring of potential side effects, the introduction of novel radiotracers with beneficial pharmacodynamic and kinetic properties or the use of supervised machine learning approaches for outcome prediction. This article reviews how the SSTR-directed theranostic concept is currently applied and also reflects on recent developments that hold promise for the future of theranostics in this context.
Background:
Recent decades have seen a rise in the incidence of well-differentiated (mainly papillary) thyroid carcinoma around the world. In Germany, the age-adjusted incidence of well-differentiated thyroid carcinoma in 2010 was 3.5 per 100 000 men and 8.7 per 100 000 women per year.
Method:
This review is based on randomized, controlled trials and multicenter trials on the treatment of well-differentiated thyroid carcinoma that were retrieved by a selective literature search, as well as on three updated guidelines issued in the past two years.
Results:
The recommended extent of surgical resection depends on whether the tumor is classified as low-risk or high-risk, so that papillary microcar cinomas, which carry a highly favorable prognosis, will not be overtreated. More than 90% of localized, well-differentiated thyroid carcinomas can be cured with a combination of surgery and radioactive iodine therapy. Radio active iodine therapy is also effective in the treatment of well-differentiated thyroid carcinomas with distant metastases, yielding a 10-year survival rate of 90%, as long as there is good iodine uptake and the tumor goes into remission after treatment; otherwise, the 10-year survival rate is only 10%. In the past two years, better treatment options have become available for radioactive-iodine-resistant thyroid carcinoma. Phase 3 studies of two different tyrosine kinase inhibitors have shown that either one can markedly prolong progression-free survival, but not overall survival. Their more common clinically significant side effects are hand-foot syndrome, hypertension, diarrhea, proteinuria, and weight loss.
Conclusion:
Slow tumor growth, good resectability, and susceptibility to radioactive iodine therapy lend a favorable prognosis to most cases of well-differentiated thyroid carcinoma. The treatment should be risk-adjusted and interdisciplinary, in accordance with the current treatment guidelines. Even metastatic thyroid carcinoma has a favorable prognosis as long as there is good iodine uptake. The newly available medical treatment options for radioactive-iodine-resistant disease need to be further studied.
Tracing its roots back to the 1940s, theranostics in nuclear oncology has proved successful mainly due to the beneficial effects of image-guided therapeutic concepts for patients afflicted with a variety of different cancers. The majority of these treatments are not only characterized by substantial prolongation of progression-free and overall survival, but are also generally safe, rendering theranostic agents as an attractive treatment option in various clinical scenarios in oncology. In this Special Issue Novel Theranostic Agents, nine original articles from around the globe provide further evidence on the use of the theranostic concept for neuroendocrine neoplasm (NEN), prostate cancer (PC), meningioma, and neuroblastoma. The investigated diagnostic and therapeutic radiotracers target not only established structures, such as somatostatin receptor, prostate-specific membrane antigen or norepinephrine transporter, but also recently emerging targets such as the C-X-C motif chemokine receptor 4. Moreover, the presented original articles also combine the concept of theranostics with in-depth read-out techniques such as radiomics or novel reconstruction algorithms on pretherapeutic scans, e.g., for outcome prediction. Even 80 years after its initial clinical introduction, theranostics in oncology continues to thrive, now more than ever.
Purpose of Review
Statins are routinely applied in patients with coronary artery disease, as they allow significantly to reduce blood cholesterol levels. Although those drugs are endorsed by current guidelines and prescribed routinely, a substantial portion of patients are still statin-intolerant and image-piloted strategies may then be helpful to identify patients that need further intensified treatment, e.g., to initiate treatment with proprotein convertase subtilisin / kexin type 9 inhibitors (PCSK9i). In addition, it has also been advocated that statins exhibit nonlipid, cardio-protective effects including improved cardiac nerve integrity, blood flow, and anti-inflammatory effects in congestive heart failure (HF) patients.
Recent Findings
In subjects after myocardial infarction treated with statins, \(^{123}\)I-metaiodobenzylguanidine (MIBG) scintigraphy has already revealed enhanced cardiac nerve function relative to patients without statins. In addition, all of those aforementioned statin-targeted pathways in HF can be visualized and monitored using dedicated cardiac radiotracers, e.g., \(^{123}\)I-MIBG or \(^{18}\)F-AF78 (for cardiac nerve function), \(^{18}\)F-flurpiridaz (to determine coronary flow) or \(^{68}\)Ga-PentixaFor (to detect inflammation).
Summary
Statins exhibit various cardio-beneficial effects, including improvement of cardiac nerve function, blood flow, and reduction of inflammation, which can all be imaged using dedicated nuclear cardiac radiotracers. This may allow for in vivo monitoring of statin-induced cardioprotection beyond lipid profiling in HF patients.
Zielsetzung: Zur Therapieentscheidung bei Osteoporose stehen mehrere Algorithmen basierend auf klinischen Risikofaktoren mit oder ohne Berücksichtigung der Knochendichte zur Verfügung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist der Vergleich zwischen dem WHO FRAX-Algorithmus und einem von der DVO (Dachverband Osteologie) entwickelten Algorithmus hinsichtlich der Entscheidung für eine Osteoporose-spezifische Therapie.
Methoden: Insgesamt wurden 300 konsekutive Patienten (231 Frauen, 69 Männer, im Alter von 40-88 Jahren) in die Studie eingeschlossen, bei denen mit dualer-Röntgen-Absorptiometrie (DXA) am Femurhals und der lumbalen Wirbelsäule und mit peripherer quantitativer Computertomographie (pQCT) am distalen Radius die Knochendichte gemessen wurde. Mit dem FRAX-Rechner wurde unter Berücksichtigung von 12 klinischen Risikofaktoren und der Knochendichte am Femurhals die 10-Jahres-Frakturwahrscheinlichkeit für eine Hüftfraktur und eine größere osteoporotische Fraktur ermittelt. Analog dazu erfolgte mit dem DVO-Algorithmus anhand von 21 klinischen Risikofaktoren und des T-Scores am Femurhals oder der lumbalen Wirbelsäule die Bestimmung einer Therapieempfehlung ja/nein. Odds-Ratios zur Beurteilung der relativen Einflussstärke der einzelnen Risikofaktoren (CRFs) wurden mit Hilfe der multivariaten logistischen Regressionsanalyse berechnet. Der McNemar-Test kam zur Anwendung, um signifikante Unterschiede in der Häufigkeitsverteilung von Patienten mit positiver Therapieempfehlung bei FRAX und DVO zu ermitteln.
Ergebnisse: Beim Vergleich des Gesamtkollektivs zeigte sich ein statistisch signifikanter Unterschied (p<0.01) hinsichtlich der Anzahl der Patienten mit Empfehlung zur Therapie: FRAX 12% (36 absolut), DVO 30,3% (91 absolut). Das Gleiche gilt für die relative Einflussstärke der CRFs, ausgedrückt als Odds Ratio (OR): CRFs mit dem stärkstem Einfluss auf die Therapieentscheidung bei FRAX: Vorausgehende Fraktur (OR 48), Hüftfraktur der Eltern (OR 36,6) und Glukokortikoide (OR 34,4). Die entsprechenden CRFs bei DVO unter Einschluss des T-Scores am Femur: Glukokortikoide (OR 120), Rheumatoide Arthritis (29,3) und häufige Stürze (OR 16). Die einflussreichsten CRFs bei DVO unter Berücksichtigung des T-Scores an der LWS: TSH< 0,3mU/I (OR 660,6), Rheumatoide Arthritis (OR 440) und multiple Stürze (OR 250,8).
Schlussfolgerung: FRAX und DVO liefern signifikant unterschiedliche Ergebnisse sowohl im Hinblick auf die Anzahl der Patienten mit Therapieempfehlung als auch was die Einflussstärke der berücksichtigten CRFs betrifft. Beim DVO-Algorithmus werden Risikofaktoren wie ein supprimierter TSH-Wert (Schilddrüsenstimulierendes Hormon) einbezogen, deren Evidenz nicht eindeutig geklärt ist, die aber starken Einfluss auf die Therapieentscheidung gewinnen, wenn man beim DVO-Algorithmus den T-Score an der LWS mitberücksichtigt.
Background
Reliable central venous access (CVC) is essential for hematology–oncology patients since frequent puncture of peripheral veins—e.g., for chemotherapy, antibiotic administration, repeated blood sampling, and monitoring—can cause unacceptable pain and psychological trauma, as well as severe side effects in cases of extravasation of chemotherapy drugs. However, CVC lines still carry major risk factors, including thrombosis, infection (e.g., entry site, tunnel, and luminal infections), and catheter dislocation, leakage, or breakage.
Methods
Here we performed a retrospective database analysis to determine the incidence of CVC-associated thrombosis in a single-center cohort of 448 pediatric oncologic patients, and to analyze whether any subgroup of patients was at increased risk and thus might benefit from prophylactic anticoagulation.
Results
Of the 448 patients, 269 consecutive patients received a CVC, and 55 of these 269 patients (20%) also had a thrombosis. Of these 55 patients, 43 had at least one CVC-associated thrombosis (total number of CVC-associated thrombosis: n = 52). Among all patients, the median duration of CVC exposure was 464 days. Regarding exposure time, no significant difference was found between patients with and without CVC-associated thrombosis. Subclavia catheters and advanced tumor stages seem to be the main risk factors for the development of CVC-associated thrombosis, whereas pharmacologic prophylaxis did not seem to have a relevant impact on the rate of thrombosis.
Conclusions
We conclude that pediatric surgeons and oncologists should pay close attention to ensuring optimal and accurate CVC placement, as this appears the most effective tool to minimize CVC-associated complications.
Tyrosine kinase inhibitors (TKI) have shown clinical effectiveness in iodine-refractory differentiated thyroid cancer (DTC). The corresponding role of serum thyroglobulin (Tg) in iodine-refractory DTC has not been investigated yet. 9 patients (3 female, 61 ± 8y) with progressive iodine-refractory DTC starting on lenvatinib were considered. Tumor restaging was performed every 2–3 months including contrast-enhanced computed tomography (CT, RECIST 1.1). Serum Tg was measured and compared to imaging findings. After treatment initiation, serum Tg levels dropped in all patients with a median reduction of 86.2%. During long-term follow-up (median, 25.2 months), fluctuations in Tg could be observed in 8/9 subjects. According to RECIST, 6/9 subjects achieved a partial response or stable disease with the remaining 3/9 experiencing progressive disease (2/3 with Tg levels rising above baseline). All of the patients with disease progression presented with a preceding continuous rise in serum Tg, whereas tumor marker oscillations in the subjects with controlled disease were only intermittent. Initiation of lenvatinib in iodine-refractory DTC patients is associated with a significant reduction in serum Tg levels as a marker of treatment response. In the course of treatment, transient Tg oscillations are a frequent phenomenon that may not necessarily reflect morphologic tumor progression.
Isolated generalized dystonia is a central motor network disorder characterized by twisted movements or postures. The most frequent genetic cause is a GAG deletion in the Tor1a (DYT1) gene encoding torsinA with a reduced penetrance of 30-40 % suggesting additional genetic or environmental modifiers. Development of dystonia-like movements after a standardized peripheral nerve crush lesion in wild type (wt) and Tor1a+/- mice, that express 50 % torsinA only, was assessed by scoring of hindlimb movements during tail suspension, by rotarod testing and by computer-assisted gait analysis. Western blot analysis was performed for dopamine transporter (DAT), D1 and D2 receptors from striatal and quantitative RT-PCR analysis for DAT from midbrain dissections. Autoradiography was used to assess the functional DAT binding in striatum. Striatal dopamine and its metabolites were analyzed by high performance liquid chromatography. After nerve crush injury, we found abnormal posturing in the lesioned hindlimb of both mutant and wt mice indicating the profound influence of the nerve lesion (15x vs. 12x relative to control) resembling human peripheral pseudodystonia. In mutant mice the phenotypic abnormalities were increased by about 40 % (p < 0.05). This was accompanied by complex alterations of striatal dopamine homeostasis. Pharmacological blockade of dopamine synthesis reduced severity of dystonia-like movements, whereas treatment with L-Dopa aggravated these but only in mutant mice suggesting a DYT1 related central component relevant to the development of abnormal involuntary movements. Our findings suggest that upon peripheral nerve injury reduced torsinA concentration and environmental stressors may act in concert in causing the central motor network dysfunction of DYT1 dystonia.
Purpose
For somatostatin receptor (SSTR)-positron emission tomography/computed tomography (PET/CT), a standardized framework termed SSTR-reporting and data system (RADS) has been proposed. We aimed to elucidate the impact of a RADS-focused training on reader’s anxiety to report on SSTR-PET/CT, the motivational beliefs in learning such a system, whether it increases reader’s confidence, and its implementation in clinical routine.
Procedures
A 3-day training course focusing on SSTR-RADS was conducted. Self-report questionnaires were handed out prior to the course (Pre) and thereafter (Post). The impact of the training on the following categories was evaluated: (1) test anxiety to report on SSTR-PET/CT, (2) motivational beliefs, (3) increase in reader’s confidence, and (4) clinical implementation. To assess the effect size of the course, Cohen’s d was calculated (small, d = 0.20; large effect, d = 0.80).
Results
Of 22 participants, Pre and Post were returned by 21/22 (95.5%). In total, 14/21 (66.7%) were considered inexperienced (IR, < 1 year experience in reading SSTR-PET/CTs) and 7/21 (33.3%) as experienced readers (ER, > 1 year). Applying SSTR-RADS, a large decrease in anxiety to report on SSTR-PET/CT was noted for IR (d = − 0.74, P = 0.02), but not for ER (d = 0.11, P = 0.78). For the other three categories motivational beliefs, reader’s confidence, and clinical implementation, agreement rates were already high prior to the training and persisted throughout the course (P ≥ 0.21).
Conclusions
A framework-focused reader training can reduce anxiety to report on SSTR-PET/CTs, in particular for inexperienced readers. This may allow for a more widespread adoption of this system, e.g., in multicenter trials for better intra- and interindividual comparison of scan results.
Background
Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common primary brain tumor in adults. Tumor-associated macrophages (TAM) have been shown to promote malignant growth and to correlate with poor prognosis. [1,4,7,10-tetraazacyclododecane-NN′,N″,N′″-tetraacetic acid]-d-Phe1,Tyr3-octreotate (DOTATATE) labeled with Gallium-68 selectively binds to somatostatin receptor 2A (SSTR2A) which is specifically expressed and up-regulated in activated macrophages. On the other hand, the role of SSTR2A expression on the cell surface of glioma cells has not been fully elucidated yet. The aim of this study was to non-invasively assess SSTR2A expression of both glioma cells as well as macrophages in GBM.
Methods
15 samples of patient-derived GBM were stained immunohistochemically for macrophage infiltration (CD68), proliferative activity (Ki67) as well as expression of SSTR2A. Anti-CD45 staining was performed to distinguish between resident microglia and tumor-infiltrating macrophages. In a subcohort, positron emission tomography (PET) imaging using \(^{68}Ga-DOTATATE\) was performed and the semiquantitatively evaluated tracer uptake was compared to the results of immunohistochemistry.
Results
The amount of microglia/macrophages ranged from <10% to >50% in the tumor samples with the vast majority being resident microglial cells. A strong SSTR2A immunostaining was observed in endothelial cells of proliferating vessels, in neurons and neuropile. Only faint immunostaining was identified on isolated microglial and tumor cells. Somatostatin receptor imaging revealed areas of increased tracer accumulation in every patient. However, retention of the tracer did not correlate with immunohistochemical staining patterns.
Conclusion
SSTR2A seems not to be overexpressed in GBM samples tested, neither on the cell surface of resident microglia or infiltrating macrophages, nor on the surface of tumor cells. These data suggest that somatostatin receptor directed imaging and treatment strategies are less promising in GBM.
Das Prostatakarzinom ist der häufigste bösartige Tumor des Mannes in den westlichen Industrieländern und die zweithäufigste tumorassoziierte Todesursache bei Männern weltweit. Für seine Diagnostik ist die Positronenemissionstomographie (PET) klinisch ein zunehmend wichtiges nicht-invasives bildgebendes Verfahren. Dennoch gibt es gegenwärtig noch kein geeignetes Radiopharmakon für die klinische Routineuntersuchung und die Charakterisierung des Prostatakarzinoms mit der PET. In dieser Arbeit wurden die Fettsäuren [18F]Fluorthiapalmitat (FTP) und 13-(4-[124/131I]Iodphenyl)-3-(p-phenylen)tridekansäure (PHIPA) hinsichtlich ihrer Eignung als Radiotracer für die PET zum Nachweis des Prostatakarzinoms in vitro und [18F]Fluorthiapalmitat auch in vivo untersucht. Methode: Für die Zellversuche wurden zwei hormonabhängige Zelllinien, LNCap und 22Rv1, und zwei hormonunabhängige Zelllinien DU145 und PC-3 verwendet. Nach Inkubation mit dem radioaktiven Tracer wurde die Höhe der Aufnahme im zeitlichen Verlauf mit Hilfe einer gamma-Kamera gemessen, sowie Untersuchungen zum Mechanismus der Aufnahme in die Zellen durchgeführt. In einem zweiten Schritt wurde die Aufnahme von [18F]FTP in ein heterotop implantiertes Prostatakarzinom in CD1-nu/nu-Nacktmäusen in vivo am Kleintier-PET bestimmt. Ergebnisse: Es zeigt sich sowohl für [18F]FTP als auch für [124/131I]PHIPA eine zeitabhängige Aufnahme in die Prostatakarzinomzellen mit Erreichen eines Plateaus. Dieses wird von der fluorierten Fettsäure [18F]FTP schneller erreicht als von der jodierten Fettsäure [124/131I]PHIPA. Das Plateau der Aufnahme liegt für [18F]FTP signifikant höher als für [124/131I]PHIPA. Desgleichen ist die maximal erreichte Aufnahme in die beiden hormonabhängigen Zelllinien LNCaP und 22Rv1 höher liegt, als in die hormonunabhängigen Zelllinien DU125 und PC-3. Im Rahmen von kompetitiven Inhibitorexperimenten mit Etomoxir konnte gezeigt werden, dass die Carnitin-Palmitoyltransferase einen wichtigen Aufnahmemechanismus für den Transport von [18F]FTP in die Zellen darstellt. Die Aufnahme von [124/131I]PHIPA in die Prostatakarzinomzellen wird durch Etomoxir nicht beeinflusst. Desgleichen lässt sich die Aufnahme sowohl von [18F]FTP als auch von [124/131I]PHIPA weder durch Koinkubation mit Angiotensin noch mit AICAR hemmen. Die Kleintier-PET-Untersuchungen zeigten eine relativ geringe Aufnahme von [18F]FTP in die Tumoren in vivo im Vergleich zur Akkumulation in Tumorzellen in vitro in der Zellkultur. Die Abgrenzung des Tumors mittels [18F]FTP-PET war zwar möglich, jedoch insgesamt noch nicht zufriedenstellend. Die Diskrepanz zwischen Daten aus Zellexperimenten in vitro und Ergebnissen aus tierexperimentellen Untersuchungen in vivo am Kleintier-PET kann noch nicht erklärt werden. Schlussfolgerung: Insgesamt legen die positiven Ergebnisse der in vitro Experimente mit [18F]FTP und [124/131I]PHIPA einen Grundstein für fortführende in vivo Bewertungen dieser Radiopharmaka mit dem Ziel, das Potential als mögliches Radiopharmakon zur Darstellung des Prostatakarzinoms abschließend klären zu können.
Oncogenic transformation of lung epithelial cells is a multistep process, frequently starting with the inactivation of tumour suppressors and subsequent development of activating mutations in proto-oncogenes, such as members of the PI3K or MAPK families. Cells undergoing transformation have to adjust to changes, including altered metabolic requirements. This is achieved, in part, by modulating the protein abundance of transcription factors. Here, we report that the ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase 28 (USP28) enables oncogenic reprogramming by regulating the protein abundance of proto-oncogenes such as c-JUN, c-MYC, NOTCH and ∆NP63 at early stages of malignant transformation. USP28 levels are increased in cancer compared with in normal cells due to a feed-forward loop, driven by increased amounts of oncogenic transcription factors such as c-MYC and c-JUN. Irrespective of oncogenic driver, interference with USP28 abundance or activity suppresses growth and survival of transformed lung cells. Furthermore, inhibition of USP28 via a small-molecule inhibitor resets the proteome of transformed cells towards a ‘premalignant’ state, and its inhibition synergizes with clinically established compounds used to target EGFR\(^{L858R}\)-, BRAF\(^{V600E}\)- or PI3K\(^{H1047R}\)-driven tumour cells. Targeting USP28 protein abundance at an early stage via inhibition of its activity is therefore a feasible strategy for the treatment of early-stage lung tumours, and the observed synergism with current standard-of-care inhibitors holds the potential for improved targeting of established tumours.
We aimed to determine a detailed regional ventricular distribution pattern of the novel cardiac nerve PET radiotracer \(^{18}\)F-LMI1195 in healthy rabbits. Ex-vivo high resolution autoradiographic imaging was conducted to identify accurate ventricular distribution of \(^{18}\)F-LMI1195. In healthy rabbits, \(^{18}\)F-LMI1195 was administered followed by the reference perfusion marker \(^{201}\)Tl for a dual-radiotracer analysis. After 20 min of \(^{18}\)F-LMI1195 distribution time, the rabbits were euthanized, the hearts were extracted, frozen, and cut into 20-μm short axis slices. Subsequently, the short axis sections were exposed to a phosphor imaging plate to determine \(^{18}\)F-LMI1195 distribution (exposure for 3 h). After complete \(^{18}\)F decay, sections were re-exposed to determine 201Tl distribution (exposure for 7 days). For quantitative analysis, segmental regions of Interest (ROIs) were divided into four left ventricular (LV) and a right ventricular (RV) segment on mid-ventricular short axis sections. Subendocardial, mid-portion, and subepicardial ROIs were placed on the LV lateral wall. \(^{18}\)F-LMI1195 distribution was almost homogeneous throughout the LV wall without any significant differences in all four LV ROIs (anterior, posterior, septal and lateral wall, 99 ± 2, 94 ± 5, 94 ± 4 and 97 ± 3%LV, respectively, n.s.). Subepicardial \(^{201}\)Tl uptake was significantly lower compared to the subendocardial portion (subendocardial, mid-portion, and subepicardial activity: 90 ± 3, 96 ± 2 and *80 ± 5%LV, respectively, *p < 0.01 vs. mid-portion). This was in contradistinction to the transmural wall profile of \(^{18}\)F-LMI1195 (90 ± 4, 96 ± 5 and 84 ± 4%LV, n.s.). A slight but significant discrepant transmural radiotracer distribution pattern of \(^{201}\)Tl in comparison to \(^{18}\)F-LMI1195 may be a reflection of physiological sympathetic innervation and perfusion in rabbit hearts.
Grundproblematik und Fragestellung: In der Behandlung der endemischen Struma läßt sich durch Levothyroxin und/oder Iodid eine Reduktion des Schilddrüsenvolumens erreichen. Eine unter Levothyroxintherapie auftretende TSH-Suppression kann sich jedoch über die Persistenz des intrathyreoidalen Iodmangels negativ auf die Rezidivhäufigkeit auswirken. In dieser Studie soll die Wirksamkeit zweier verschieden dosierter Kombinationspräparate aus Levothyroxin und Iodid verglichen werden, unter besonderer Berücksichtigung der Auswirkung des Levothyroxinanteils auf die intrathyreoidale Iodkonzentration. Patienten und Methodik: 44 Patientinnen mit euthyreoter diffuser Struma wurden in die Studie aufgenommen und randomisiert zwei Therapiegruppen zugeordnet. Gruppe A wurde mit 75 µg Levothyroxin und 150 µg Iodid (Verhältnis 1:2) behandelt. Gruppe B erhielt eine Kombination aus 100 µg Levothyroxin und 100 µg Iodid (Verhältnis 1:1) Die Therapie erstreckte sich über drei Monate mit anschließendem Beobachtungsintervall von drei Monaten ohne Medikation. Zu Studienbeginn, nach drei und sechs Monaten erfolgte eine Messung der intrathyreoidalen Iodkonzentration mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, des sonografischen Schilddrüsenvolumens, der Iodausscheidung im Spontanurin und des basalen TSH, sowie der Schilddrüsenhormone und des Thyreoglobulins. Die Verträglichkeit der Präparate wurde ebenfalls erfaßt. Ergebnisse: Im Verlauf der Studie, sowohl unter Therapie, als auch während der Nachbeobachtungsphase kam es in beiden Gruppen (auswertbar in Gruppe B n = 20, in Gruppe A n = 21) nur zu geringen, nicht signifikanten Veränderungen des intrathyreoidalen Iodgehalts. Durch die Behandlung reduzierte sich das Schilddrüsenvolumen in Gruppe B um im Mittel 17,3% gegenüber dem Ausgangswert (p<0,001); in Gruppe A um 14,8% (p<0,001). Der erreichte Effekt blieb in Gruppe B über die Nachbeobachtungsperiode erhalten, in Gruppe A sank das mittlere Volumen um weitere vier Prozent (n.s.). Ein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen ließ sich für die intrathyreoidale Iodkonzentration, wie auch für das Schilddrüsenvolumen nicht nachweisen. In Gruppe B war eine statistisch signifikant stärkere TSH-Suppression (p=0,04) und ein höherer TSH-Anstieg (p=0,025) nach Therapie im Vergleich zu Gruppe A zu beobachten. Folgerung: Beide Kombinationspräparate bewirkten eine vergleichbare dauerhafte Volumenreduktion der Schilddrüse ohne relevante Veränderung der intrathyreoidalen Iodkonzentration. Aufgrund des geringeren posttherapeutischen TSH-Anstiegs scheint die 1:2 Kombination gegenüber der 1:1 Kombination geringe Vorteile zu bieten.
Ziel der Arbeit:
Der Einfluss langfristiger thyreosuppressiver Levothyroxintherapie auf den Schilddrüsenhormonmetabolismus bei Patienten mit differenziertem Schilddrüsenkarzinom ist bisher unbekannt. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, ob und welche Änderungen der Schilddrüsenhormonparameter nach langfristiger LT4-Einnahme auftreten. Anhand der zweiten Studie sollte ermittelt werden, ob diese Veränderungen plötzlich und sprunghaft auftreten oder ob es sich dabei um einen kontinuierlichen Prozess handelt.
Patienten, Material, Methoden:
Das Kollektiv der ersten Studie bestand aus 61 Patienten mit differenziertem Schilddrüsenkarzinom. Für jeden dieser Patienten wurden eingefrorene Seren von zwei verschiedenen Zeitpunkten ausgewählt: Zeitpunkt 1 (entnommen in-nerhalb des ersten Jahres nach I-131-Ablation; TSH-Wert < 0,3 mlU/l; Rekrutie-rungszeitraum 1999-2002) und Zeitpunkt 2 (letzte verfügbare Probe mit TSH-Wert < 0,3 mIU/l; mindestens drei Jahre lang protokollierte, ununterbrochene LT4-Therapie; Rekrutierungszeitraum 2005-2009). Die Hormonspiegel von TSH, reversem T3, TT3 und TT4 und weiterer Parameter wurden zum Zeitpunkt 1 und Zeitpunkt 2 gemessen und die Beziehung dieser Parameter zueinander wurde analysiert.
In der zweiten Studie bildeten 24 Patienten mit differenziertem Schilddrüsen-karzinom das Patientenkollektiv. Auch hier wurden gefroren gelagerte Blutpro-ben nach bestimmten Kriterien ausgewählt und untersucht. Eingeschlossen wurden Patienten, von denen mindesten drei Seren im Anschluss an die letzte Hypothyreose vorhanden waren, die unter thyreosuppressiver Therapie ent-nommen wurden, so dass eine serielle Messung durchgeführt werden konnte. Der Zeitraum zwischen Hypothyreose und nachfolgendem Entnahmezeitpunkt des ersten folgenden Serums dufte höchsten neun Monate betragen. Die mediane Anzahl der vorhandenen Proben lag bei sechs, die mediane vergangene Zeit nach letzter Hypothyreose betrug 1,17 Jahre. Es wurde der zeitliche Verlauf der bestimmten Hormonparameter analysiert.
Ergebnisse:
Die Ergebnisse der ersten Studie zeigten signifikant erniedrigte TT3-, TT4- und TSH-Spiegel zum Zeitpunkt 2 (P < 0,001), während LT4-Dosis, Körpergewicht und rT3-Spiegel zwischen Zeitpunkt 1 und Zeitpunkt 2 konstant blieben. Es zeigten sich keine signifikanten Veränderungen in dem Verhältnis der LT4-Dosis pro kg Körpergewicht zu den fT4-Spiegeln (P = 0,83). Das Verhältnis von TT4 zu TT3 war zum Zeitpunkt 2 erhöht (P < 0,001), während das Verhältnis von TT4 zu rT3 und das Verhältnis von TT3 zu rT3 zum Zeitpunkt 2 signifikant erniedrigt waren.
Im kurzen Beobachtungszeitraum der zweiten Studie zeigten sich innerhalb der ersten 1,35 Jahre, in denen der durchschnittliche Entnahmezeitpunkt der Proben lag, keine wesentlichen Veränderungen bezüglich der LT4-Dosis pro kg Körpergewicht, der fT4-Spiegel, der rT3 Spiegel, des Verhältnisses von TT4 zu rT3 oder des Verhältnisses von TT4 zu TT3.
Fazit:
Es lässt sich schlussfolgern, dass nach langfristiger TSH-suppressiver Levothyroxintherapie bei Patienten mit differenziertem Schilddrüsenkarzinom signifikante Veränderungen im Schilddrüsenhormonmetabolismus auftreten, die am besten durch eine kombinierte Herunterregulierung der Typ-I-und der Typ-II-Deiodinase und einer Hochregulierung der Typ-III-Deiodinase zu erklären sind. Diese Veränderungen treten nicht plötzlich und sprunghaft auf sondern ereignen sich eher in einem kontinuierlichen Prozess über viele Jahre hinweg.
PURPOSE:
We aimed to (a) elucidate the concordance of visual assessment of an initial I-ioflupane scan by a human interpreter with comparison to results using a fully automatic semiquantitative method and (b) to assess the accuracy compared to follow-up (f/u) diagnosis established by movement disorder specialists.
METHODS:
An initial I-ioflupane scan was performed in 382 patients with clinically uncertain Parkinsonian syndrome. An experienced reader performed a visual evaluation of all scans independently. The findings of the visual read were compared with semiquantitative evaluation. In addition, available f/u clinical diagnosis (serving as a reference standard) was compared with results of the human read and the software.
RESULTS:
When comparing the semiquantitative method with the visual assessment, discordance could be found in 25 (6.5%) of 382 of the cases for the experienced reader (ĸ = 0.868). The human observer indicated region of interest misalignment as the main reason for discordance. With neurology f/u serving as reference, the results of the reader revealed a slightly higher accuracy rate (87.7%, ĸ = 0.75) compared to semiquantification (86.2%, ĸ = 0.719, P < 0.001, respectively). No significant difference in the diagnostic performance of the visual read versus software-based assessment was found.
CONCLUSIONS:
In comparison with a fully automatic semiquantitative method in I-ioflupane interpretation, human assessment obtained an almost perfect agreement rate. However, compared to clinical established diagnosis serving as a reference, visual read seemed to be slightly more accurate as a solely software-based quantitative assessment.
Purpose: The metabolically most active lesion in 2-deoxy-2-(\(^{18}\)F)fluoro-D-glucose (\(^{18}\)F-FDG) PET/CT can predict progression-free survival (PFS) in patients with medullary thyroid carcinoma (MTC) starting treatment with the tyrosine kinase inhibitor (TKI) vandetanib. However, this metric failed in overall survival (OS) prediction. In the present proof of concept study, we aimed to explore the prognostic value of intratumoral textural features (TF) as well as volumetric parameters (total lesion glycolysis, TLG) derived by pre-therapeutic \(^{18}\)F-FDG PET.
Methods: Eighteen patients with progressive MTC underwent baseline \(^{18}\)F-FDG PET/CT prior to and 3 months after vandetanib initiation. By manual segmentation of the tumor burden at baseline and follow-up PET, intratumoral TF and TLG were computed. The ability of TLG, imaging-based TF, and clinical parameters (including age, tumor marker doubling times, prior therapies and RET (rearranged during transfection) mutational status) for prediction of both PFS and OS were evaluated.
Results: The TF Complexity and the volumetric parameter TLG obtained at baseline prior to TKI initiation successfully differentiated between low- and high-risk patients. Complexity allocated 10/18 patients to the high-risk group with an OS of 3.3y (vs. low-risk group, OS=5.3y, 8/18, AUC=0.78, P=0.03). Baseline TLG designated 11/18 patients to the high-risk group (OS=3.5y vs. low-risk group, OS=5y, 7/18, AUC=0.83, P=0.005). The Hazard Ratio for cancer-related death was 6.1 for Complexity (TLG, 9.5). Among investigated clinical parameters, the age at initiation of TKI treatment reached significance for PFS prediction (P=0.02, OS, n.s.).
Conclusions: The TF Complexity and the volumetric parameter TLG are both independent parameters for OS prediction.
Despite improved survival in the Rituximab (R) era, a considerable number of patients with diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) ultimately die from the disease. Functional imaging using [18F]fluorodeoxyglucose-PET is suggested for assessment of residual viable tumor very early during treatment but is compromised by non-specific tracer retention in inflammatory lesions. The PET tracer [18F]fluorodeoxythymidine (FLT) as surrogate marker of tumor proliferation may overcome this limitation. We present results of a prospective clinical study testing FLT-PET as superior and early predictor of response to chemotherapy and outcome in DLBCL. 54 patients underwent FLT-PET prior to and one week after the start of R-CHOP chemotherapy. Repetitive FLT-PET imaging was readily implemented into the diagnostic work-up. Our data demonstrate that the reduction of FLT standard uptake valuemean (SUVmean) and SUVmax one week after chemotherapy was significantly higher in patients achieving complete response (CR, n=48; non-CR, n=6; p<0.006). Martingale-residual and Cox proportional hazard analyses showed a significant monotonous decrease of mortality risk with increasing change in SUV. Consistent with these results, early FLT-PET response showed relevant discriminative ability in predicting CR. In conclusion, very early FLT-PET in the course of R-CHOP chemotherapy is feasible and enables identification of patients at risk for treatment failure.
Brown adipose tissue (BAT) is an attractive therapeutic target to combat diabetes and obesity due to its ability to increase glucose expenditure. In a genetic rat model (ZDF fa/fa) of type-2 diabetes and obesity, we aimed to investigate glucose utilization of BAT by \(^{18}\)F-FDG PET imaging. Male Zucker diabetic fatty (ZDF) and Male Zucker lean (ZL) control rats were studied at 13 weeks. Three weeks prior to imaging, ZDF rats were randomized into a no-restriction (ZDF-ND) and a mild calorie restriction (ZDF-CR) group. Dynamic \(^{18}\)F-FDG PET using a dedicated small animal PET system was performed under hyperinsulinemic-euglycemic clamp. \(^{18}\)F-FDG PET identified intense inter-scapular BAT glucose uptake in all ZL control rats, while no focally increased \(^{18}\)F-FDG uptake was detected in all ZDF-ND rats. Mild but significant improved BAT tracer uptake was identified after calorie restriction in diabetic rats (ZDF-CR). The weight of BAT tissue and fat deposits were significantly increased in ZDF-CR and ZDF-ND rats as compared to ZL controls, while UCP-1 and mitochondrial concentrations were significantly decreased. Whitening and severely impaired insulin-stimulated glucose uptake in BAT was confirmed in a rat model of type-2 diabetes. Additionally, calorie restriction partially restored the impaired BAT glucose uptake.
Whole-Body [\(^{18}\)F]FDG PET/CT Can Alter Diagnosis in Patients with Suspected Rheumatic Disease
(2021)
The 2-deoxy-d-[\(^{18}\)F]fluoro-D-glucose (FDG) positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) is widely utilized to assess the vascular and articular inflammatory burden of patients with a suspected diagnosis of rheumatic disease. We aimed to elucidate the impact of [\(^{18}\)F]FDG PET/CT on change in initially suspected diagnosis in patients at the time of the scan. Thirty-four patients, who had undergone [\(^{18}\)F]FDG PET/CT, were enrolled and the initially suspected diagnosis prior to [18F]FDG PET/CT was compared to the final diagnosis. In addition, a semi-quantitative analysis including vessel wall-to-liver (VLR) and joint-to-liver (JLR) ratios was also conducted. Prior to [\(^{18}\)F]FDG PET/CT, 22/34 (64.7%) of patients did not have an established diagnosis, whereas in 7/34 (20.6%), polymyalgia rheumatica (PMR) was suspected, and in 5/34 (14.7%), giant cell arteritis (GCA) was suspected by the referring rheumatologists. After [\(^{18}\)F]FDG PET/CT, the diagnosis was GCA in 19/34 (55.9%), combined GCA and PMR (GCA + PMR) in 9/34 (26.5%) and PMR in the remaining 6/34 (17.6%). As such, [\(^{18}\)F]FDG PET/CT altered suspected diagnosis in 28/34 (82.4%), including in all unclear cases. VLR of patients whose final diagnosis was GCA tended to be significantly higher when compared to VLR in PMR (GCA, 1.01 ± 0.08 (95%CI, 0.95–1.1) vs. PMR, 0.92 ± 0.1 (95%CI, 0.85–0.99), p = 0.07), but not when compared to PMR + GCA (1.04 ± 0.14 (95%CI, 0.95–1.13), p = 1). JLR of individuals finally diagnosed with PMR (0.94 ± 0.16, (95%CI, 0.83–1.06)), however, was significantly increased relative to JLR in GCA (0.58 ± 0.04 (95%CI, 0.55–0.61)) and GCA + PMR (0.64 ± 0.09 (95%CI, 0.57–0.71); p < 0.0001, respectively). In individuals with a suspected diagnosis of rheumatic disease, an inflammatory-directed [\(^{18}\)F]FDG PET/CT can alter diagnosis in the majority of the cases, particularly in subjects who were referred because of diagnostic uncertainty. Semi-quantitative assessment may be helpful in establishing a final diagnosis of PMR, supporting the notion that a quantitative whole-body read-out may be useful in unclear cases.
Loss of Somatostatin Receptor 2 (SSTR2) expression and rising CXC Chemokine Receptor Type 4 (CXCR4) expression are associated with dedifferentiation in neuroendocrine tumors (NET). In NET, CXCR4 expression is associated with enhanced metastatic and invasive potential and worse prognosis but might be a theragnostic target. Likewise, activation of Wnt/β-catenin signaling may promote a more aggressive phenotype in NET. We hypothesized an interaction of the Wnt/β-catenin pathway with CXCR4 expression and function in NET. The NET cell lines BON-1, QGP-1, and MS-18 were exposed to Wnt inhibitors (5-aza-CdR, quercetin, and niclosamide) or the Wnt activator LiCl. The expressions of Wnt pathway genes and of CXCR4 were studied by qRT-PCR, Western blot, and immunohistochemistry. The effects of Wnt modulators on uptake of the CXCR4 ligand [\(^{68}\)Ga] Pentixafor were measured. The Wnt activator LiCl induced upregulation of CXCR4 and Wnt target gene expression. Treatment with the Wnt inhibitors had opposite effects. LiCl significantly increased [\(^{68}\)Ga] Pentixafor uptake, while treatment with Wnt inhibitors decreased radiopeptide uptake. Wnt pathway modulation influences CXCR4 expression and function in NET cell lines. Wnt modulation might be a tool to enhance the efficacy of CXCR4-directed therapies in NET or to inhibit CXCR4-dependent proliferative signaling. The underlying mechanisms for the interaction of the Wnt pathway with CXCR4 expression and function have yet to be clarified.
In der Nuklearmedizin werden radioaktive Substanzen eingesetzt, um zu therapeutischen Zwecken gezielt bösartiges Gewebe zu zerstören oder in diagnostischen Anwendungen Stoffwechselvorgänge bildlich darzustellen. Die ionisierende Strahlung der eingesetzten Radionuklide kann jedoch auch DNA-Schäden in gesunden Zellen verursachen. DNA-Doppelstrangbrüche gehören dabei zu den kritischsten Läsionen, da sie schwer zu reparieren sind und eine fehlerhafte Reparatur zu Mutationen oder zum Zelltod führen kann. Während Radionuklidtherapien ist daher in Risikoorganen darauf zu achten, dass die deponierte Energie pro Masse, die Energiedosis, bestimmte Werte nicht überschreitet. Zu diesen Risikoorganen gehört auch das blutbildende System. Da eine Abschätzung der Energiedosis im Knochenmark häufig über die Bestimmung der Energiedosis im Blut als Surrogat erfolgt, ist deren Kenntnis von besonderem Interesse.
In dieser Arbeit wurden daher Berechnungen der Energiedosis im Blut nach interner Bestrahlung durchgeführt und die Ergebnisse mit der Anzahl an strahlungsinduzierten DNA-Doppelstrangbrüchen in PBMCs korreliert. Zur Quantifizierung der DNA-Schäden wurden die Biomarker \(\gamma\)-H2AX und 53BP1 verwendet, die nach Entstehung eines Doppelstrangbruchs um diesen akkumulieren und sich durch Immunfluoreszenzfärbung als mikroskopische Foci sichtbar machen und quantifizieren lassen. Dadurch ermöglicht der \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Assay einen quantitativen Nachweis strahlungsinduzierter Doppelstrangbrüche. Somit konnten im Rahmen dieser Arbeit neue Kenntnisse über die Dosisabhängigkeit von DNA-Schäden in PBMCs während interner Bestrahlung mit unterschiedlichen Radionukliden sowohl ex vivo als auch in vivo gewonnen werden.
Ex-vivo-Untersuchungen haben den Vorteil, dass sie unter gleichbleibenden, gut definierten Bedingungen durchgeführt werden können und somit eine Analyse der Induktion von Doppelstrangbrüchen bei festgelegten Energiedosen und einer konstanten Bestrahlungsdauer erlauben. In dieser Arbeit wurden Blutproben von gesunden Versuchspersonen durch Zugabe von Radionukliden in bestimmten Aktivitätskonzentrationen eine Stunde lang intern bestrahlt. Für die Bestrahlung wurden die \(\alpha\)-Emitter \(^{223}\)Ra und \(^{224}\)Ra, die \(\beta\)\(^{-}\)-Emitter \(^{177}\)Lu und \(^{90}\)Y, der \(\beta\)\(^{+}\)-Emitter \(^{68}\)Ga und der \(\gamma\)-Emitter \(^{99m}\)Tc verwendet. Der untersuchte Energiedosisbereich lag zwischen 5 mGy und 136 mGy.
Nach der Bestrahlung von Blutproben mit \(\beta\)- beziehungsweise \(\gamma\)-Emittern wurde beobachtet, dass die Anzahl der strahlungsinduzierten \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Foci (RIF) in den PBMCs linear mit der Energiedosis im Blut ansteigt. Zudem zeigte sich, dass die Induktion der RIF unabhängig vom verwendeten Radionuklid und unabhängig von der Versuchsperson ist.
Nach der Bestrahlung von Blutproben mit \(\alpha\)-Emittern waren zusätzlich zu den nach Expositionen mit \(\beta\)- beziehungsweise \(\gamma\)-Emittern beobachteten kleinen, runden Foci auch \(\gamma\)-H2AX+53BP1 enthaltende Spuren \(\alpha\)-Spuren) in den Zellkernen erkennbar, welche die Trajektorien der emittierten \(\alpha\)-Teilchen darstellten. Es konnte gezeigt werden, dass die Anzahl dieser \(\alpha\)-Spuren linear mit der Energiedosis im Blut zunimmt und damit ein geeigneter Parameter für die Biodosimetrie nach Expositionen mit \(\alpha\)-emittierenden Radionukliden ist.
Auch in vivo wurde die Dosisabhängigkeit der DNA-Doppelstrangbrüche während der internen Bestrahlung durch Radionuklide mit unterschiedlichen Emissionseigenschaften untersucht. Aufgrund der neuen, vielversprechenden Entwicklungen von Radiopharmaka zur Therapie und Diagnostik des Prostatakarzinoms in den letzten Jahren wurden dafür Blutproben von Prostatakarzinom-Patienten während Therapie mit [\(^{177}\)Lu]Lu-PSMA I&T, während PET/CT-Diagnostik mit [\(^{68}\)Ga]Ga-PSMA I&T und während Therapie mit [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_2\) untersucht.
Während Therapie mit [\(^{177}\)Lu]Lu-PSMA I&T zeigte sich, dass die Anzahl der RIF in den ersten Stunden nach Therapiebeginn durch eine lineare Anpassungskurve angenähert werden kann, die mit der Energiedosis im Blut ansteigt, gefolgt von einem Rückgang der RIF zu späteren Zeitpunkten, der durch die DNA-Reparatur erklärt werden kann. Die gesamte Energiedosis im Blut lag im Mittel bei (109 \(\pm\) 28) mGy. Der linear dosisabhängige Anstieg der RIF zu Therapiebeginn gleicht der dosisabhängigen Induktion der RIF ex vivo nach Bestrahlung mit \(\beta\)- und \(\gamma\)-emittierenden Radionukliden und kann gut mit der entsprechenden Ex-vivo-Kalibrierkurve beschrieben werden. Zu späteren Zeitpunkten (48 h und 96 h nach Verabreichung) konnte in dieser Arbeit eine lineare Korrelation zwischen der Anzahl der noch verbleibenden RIF und der Dosisleistung nachgewiesen werden. Eine signifikante Korrelation der Anzahl der RIF 96 h nach Verabreichung mit dem PSA-Wert deutet zudem darauf hin, dass ein Zusammenhang mit klinischen Parametern besteht.
Ein signifikanter Anstieg der \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Foci konnte auch nach Verabreichung von [\(^{68}\)Ga]Ga-PSMA I&T für diagnostische PET/CT-Untersuchungen beobachtet werden, obwohl die Energiedosen im Blut bis zum PET/CT-Scan nur < 3 mGy betrugen. Im Vergleich zur Ex-vivo-Kalibrierkurve war die Steigung der linearen Anpassungskurve in vivo im Bereich < 3 mGy in dieser Studie etwa um ein Zehnfaches höher, was auf eine mögliche Hypersensitivität im Niedrigdosisbereich hindeuten könnte. Der Beitrag der CT zur Energiedosis im Blut konnte durch Ex-vivo-Experimente auf etwa 12 mGy abgeschätzt werden.
Auch während Therapie mit [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_2\) lagen die berechneten Energiedosen im Blut im Niedrigdosisbereich < 17 mGy. Trotzdem konnten in dieser Studie erstmalig \(\alpha\)-Spuren in vivo nach der Verabreichung eines \(\alpha\)-emittierenden Radionuklids quantifiziert werden, deren Anzahl 3 h und 4 h nach Verabreichung des Radiopharmakons signifikant erhöht war. Auch zu späten Zeitpunkten, bis vier Wochen nach Therapiebeginn, waren noch \(\alpha\)-Spuren nachweisbar, was auf eine unvollständige Reparatur der komplexen, durch die \(\alpha\)-Teilchen induzierten DNA-Schäden hinweisen könnte. Leider erlaubte die geringe Anzahl an Patienten und Datenpunkten keine zuverlässigen Korrelationen mit der Energiedosis oder mit klinischen Parametern.
Nachdem in dieser Arbeit gezeigt werden konnte, dass DNA-Schäden nach interner Bestrahlung mit \(\alpha\)-, \(\beta\)- und \(\gamma\)-emittierenden Radionukliden mit Hilfe des \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Assays zuverlässig nachgewiesen und anhand der Schadensgeometrie unterschieden werden können, wäre es in Zukunft interessant, DNA-Schäden auch nach Bestrahlung mit Radionuklidgemischen zu untersuchen. Dies könnte sowohl im Hinblick auf den Nachweis von Inkorporationen bei Strahlenunfällen hilfreich sein als auch zu einem besseren Verständnis der Effekte bei Behandlungen mit Radionuklidgemischen beitragen, welche vielversprechende Möglichkeiten für nuklearmedizinische Therapien bieten.
Zudem zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass insbesondere im für die Diagnostik relevanten Bereich sehr niedriger Energiedosen < 10 mGy weiterer Forschungsbedarf besteht. Durch die Untersuchung der dosisabhängigen Reparatur der durch interne Bestrahlung induzierten DNA-Schäden könnte beispielsweise analysiert werden, ob die Reparaturfähigkeit im Niedrigdosisbereich eingeschränkt ist. Außerdem wäre es gerade im Bereich niedriger Dosen von Interesse, zu untersuchen, inwiefern Beobachtungen ex vivo das Verhalten in vivo geeignet repräsentieren. Um die erhöhten statistischen Unsicherheiten im Niedrigdosisbereich zu reduzieren, könnten zukünftig Verbesserungen auf dem Gebiet der automatisierten Auswertung der \(\gamma\)-H2AX+53BP1 enthaltenden Foci und Spuren hilfreich sein.
Weitere Ziele zukünftiger Forschungsvorhaben könnten gezielte Untersuchungen zu Korrelationen zwischen der dosisabhängigen Induktion und Reparatur von DNA-Schäden und klinischen Parametern sowie die Analyse von DNA-Schäden während mehrerer Therapiezyklen darstellen. In Zusammenhang mit der Analyse klinischer Parameter wäre es denkbar, dass biodosimetrische Auswertungen zukünftig auch zur personalisierten Therapieplanung oder auch zur Vorhersage des Therapieerfolgs dienen und somit langfristig zu einer Optimierung nuklearmedizinischer Therapien beitragen könnten.
Purpose
One therapy option for prostate cancer patients with bone metastases is the use of [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_{2}\). The α-emitter \(^{223}\)Ra creates DNA damage tracks along α-particle trajectories (α-tracks) in exposed cells that can be revealed by immunofluorescent staining of γ-H2AX+53BP1 DNA double-strand break markers. We investigated the time- and absorbed dose-dependency of the number of α-tracks in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of patients undergoing their first therapy with [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_{2}\).
Methods
Multiple blood samples from nine prostate cancer patients were collected before and after administration of [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_{2}\), up to 4 weeks after treatment. γ-H2AX- and 53BP1-positive α-tracks were microscopically quantified in isolated and immuno-stained PBMCs.
Results
The absorbed doses to the blood were less than 6 mGy up to 4 h after administration and maximally 16 mGy in total. Up to 4 h after administration, the α-track frequency was significantly increased relative to baseline and correlated with the absorbed dose to the blood in the dose range < 3 mGy. In most of the late samples (24 h - 4 weeks after administration), the α-track frequency remained elevated.
Conclusion
The γ-H2AX+53BP1 assay is a potent method for detection of α-particle-induced DNA damages during treatment with or after accidental incorporation of radionuclides even at low absorbed doses. It may serve as a biomarker discriminating α- from β-emitters based on damage geometry.