Entwicklung von PET-Tracern zur In-vivo-Charakterisierung der Tumorbiologie

Zusammenfassung

Mit dem Hauptaugenmerk auf klinische Anwendungen wird im Folgenden ein kurzer Statusbericht über die Entwicklung von PET-Radiopharmaka zur nicht-invasiven Charakterisierung der Tumorbiologie in vivo gegeben. Neben der Quantifizierung einer veränderten Glukoseutilisation können heute eine Vielzahl molekularer Prozesse mit modernen PET-Radiopharmaka adressiert und somit untersucht werden. So sind Proliferationsmarker, welche auf klonogene Zellen in der S-Phase abzielen, wichtige Tracer zur Prädiktion des Therapieerfolgs und zum Therapiemonitoring geworden. Während Tumorhypoxie zunächst nur im Bereich der Strahlentherapie als klinisch relevant angesehen wurde, wird der Oxygenierungsstatus heute als integrale Komponente malignen Wachstums verstanden und kann mittels radiomarkierter Proben lokalisiert und quantifiziert werden. Radiopharmaka, die zur Adressierung der Tumorangiogenese entwickelt werden, nutzen die veränderte Rezeptorexpression des lokalen Gefäßsystems und des umliegenden Gewebes, während Tracer zur PET-Darstellung der Apoptose an Phosphatidylserin binden, welches von apoptotischen Zellen auf der Außenseite der Zellmembran präsentiert wird. Zur Tumordiagnostik sowie zur Quantifizierung der Überexpression von Peptidrezeptoren im Vorfeld einer Peptidrezeptorradiotherapie hat sich das Peptidrezeptorimaging als Methode etabliert. Alternativ zur Bildgebung von neuroendokrinen Tumoren mit sst-bindenden Liganden wurden APUD-Tracer erfolgreich evaluiert. Radiomarkierte Aminosäuren finden im PET-Imaging zerebraler Tumoren Anwendung und erlauben die Differenzierung von Tumoren und entzündlichen Prozessen. Eine weitere Gruppe von Verbindungen, Choline und Azetate, werden in Zellen mit erhöhter Lipidsynthese, insbesondere zur Synthese von Membrankomponenten, aufgenommen. Diese und weitere Beispiele, wie die Entwicklung von Tracern zur Bildgebung von Genaktivierung, zeigen, dass eine Vielzahl von neuen und innovativen Targeting-Strategien zur Verfügung stehen und eine Untersuchung der in die Tumorbiologie involvierten biochemischen und pathomolekularen Prozesse mit dem Ziel einer verbesserten Diagnose und Therapieplanung erlauben.

Abstract

Focussed on clinical applications, a status report on the development of PET tracers for the non-invasive characterization of the tumor biology is given. Apart from the quantification of alterations in the glucose utilisation using [¹⁸F]FDG, a variety of molecular processes can be addressed and investigated by modern PET tracers. Proliferation markers targeting the clonogenic cells in the S-phase have become valuable tracers to predict for or allow rapid monitoring of response to therapy. Once thought to be clinically relevant only in the field of radiation oncology, tumour hypoxia is now regarded as an integral component of malignant progression and can be visualized and quantitated by radiolabelled probes. Radiolabelled compounds addressing tumour angiogenesis, which is an absolute requirement for solid tumours to grow beyond some mm in diameter, exploit the substantial alteration in receptor expression by the local vasculature and the surrounding tissue. For another important process, apoptosis, tracers are developed for adressing the expression of phosphatidylserine at the outer leaflet of the cell membrane. Peptide receptor imaging has become a valuable tool in tumour diagnosis and in the quantification of peptide receptor expression prior to peptide receptor radiotherapy. As an alternative to the imaging of neuroendocrine tumours with sst-binding peptides, tracers targeting the APUD system have been sucessfully evaluated and will broaden the value of PET for NETs. Radiolabelled amino acids are used for brain tumor imaging and allow the differentiation between inflammatory and tumour tissue. Another group of compounds, cholines and acetates, have been evaluated as agents incorporated into tumor cells with upregulated lipid syntheses, i. e. for the formation of membrane components. These examples, together with tracers for gene therapy monitoring, demonstrate that a variety of new and emerging targeting strategies allow a tracing of biochemical and pathomolecular processes which are involved in tumor biology, with the aim to improve diagnosis and treatment planning.

Schlüsselwörter

PET - Radiopharmaka - Tumorbiologie - Onkologie - Bildgebung

Key words

PET - radiopharmaceuticals - tumour biology - oncology - imaging

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