From defined polymer architectures to structure-property relationships in vivo

Makromolekulare Wirkstoffträgersysteme sind von starkem Interesse bezüglich der klinischen Anwendung chemotherapeutischer Agenzien. Um ihr klinisches Potential zu untersuchen ist es von besonderer Bedeutung das pharmakokinetische Profil in vivo zu bestimmen. Jede Veränderung der Polymerstruktur beeinflusst die Körperverteilung des entsprechenden Makromoleküls. Aufgrund dessen benötigt man detailliertes Wissen über Struktur-Eigenschaftsbeziehungen im lebenden Organismus, um das Nanocarrier System für zukünftige Anwendungen einzustellen. In dieser Beziehung stellt das präklinische Screening mittels radioaktiver Markierung und Positronen-Emissions-Tomographie eine nützliche Methode für schnelle sowie quantitative Beobachtung von Wirkstoffträgerkandidaten dar. Insbesondere poly(HPMA) und PEG sind im Arbeitsgebiet Polymer-basierter Therapeutika stark verbreitet und von ihnen abgeleitete Strukturen könnten neue Generationen in diesem Forschungsbereich bieten.rnDie vorliegende Arbeit beschreibt die erfolgreiche Synthese verschiedener HPMA und PEG basierter Polymer-Architekturen – Homopolymere, Statistische und Block copolymere – die mittels RAFT und Reaktivesterchemie durchgeführt wurde. Des Weiteren wurden die genannten Polymere mit Fluor-18 und Iod-131 radioaktiv markiert und mit Hilfe von microPET und ex vivo Biodistributionsstudien in tumortragenden Ratten biologisch evaluiert. Die Variation in Polymer-Architektur und darauffolgende Analyse in vivo resultierte in wichtige Schlussfolgerungen. Das hydrophile / lipophile Gleichgewicht hatte einen bedeutenden Einfluss auf das pharmakokinetische Profil, mit besten in vivo Eigenschaften (geringe Aufnahme in Leber und Milz sowie verlängerte Blutzirkulationszeit) für statistische HPMA-LMA copolymere mit steigendem hydrophoben Anteil. Außerdem zeigten Langzeitstudien mit Iod-131 eine verstärkte Retention von hochmolekularen, HPMA basierten statistischen Copolymeren im Tumorgewebe. Diese Beobachtung bestätigte den bekannten EPR-Effekt. Hinzukommend stellen Überstrukturbildung und damit Polymergröße Schlüsselfaktoren für effizientes Tumor-Targeting dar, da Polymerstrukturen über 200 nm in Durchmesser schnell vom MPS erkannt und vom Blutkreislauf eliminiert werden. Aufgrund dessen wurden die hier synthetisierten HPMA Block copolymere mit PEG Seitengruppen chemisch modifiziert, um eine Verminderung in Größe sowie eine Reduktion in Blutausscheidung zu induzieren. Dieser Ansatz führte zu einer erhöhten Tumoranreicherung im Walker 256 Karzinom Modell. Generell wird die Körperverteilung von HPMA und PEG basierten Polymeren stark durch die Polymer-Architektur sowie das Molekulargewicht beeinflusst. Außerdem hängt ihre Effizienz hinsichtlich Tumorbehandlung deutlich von den individuellen Charakteristika des einzelnen Tumors ab. Aufgrund dieser Beobachtungen betont die hier vorgestellte Dissertation die Notwendigkeit einer detaillierten Polymer-Charakterisierung, kombiniert mit präklinischem Screening, um polymere Wirkstoffträgersysteme für individualisierte Patienten-Therapie in der Zukunft maßzuschneidern.rn

Development and optimisation of novel 68 Ga-folates - towards early diagnosis of ovarian cancer

Der Folsäure-basierte Radiotracer Etarfolatide (99mTc-EC 20) hat in der Vergangenheit sehr vielversprechende Ergebnisse im Bereich der frühzeitigen Diagnostik von Ovarialkarzinomen gezeigt. Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie (SPECT) erlaubt dabei eine Visualisierung der Krankheit in einem sehr frühen Stadium – ermöglicht wird dies durch Folsäure, welche als Target Vektor dient. Um das erfolgreiche Prinzip der Radiofolate auf die Positronen-Emissionstomographie (PET) zu übertragen, welche eine noch höhere räumliche Auflösung ermöglicht, wurden in den letzten fünf Jahren bereits 18F-folate entwickelt. Deren hepatobiliären Exkretionsmuster, verursacht durch die relativ hohe Lipophilie der Strukturen, entsprachen jedoch nicht den Anforderungen. Eine optimierte Bioverteilung der Tracer in vivo kann durch eine generelle Erhöhung der Polarität erfolgen. Die Kombination aus einem polaren 68Ga-Komplex mit Folsäure als Target Vektor stellte den Fokus dieses Projektes dar. Ziel war die Entwicklung eines Radiofolates mit der Tendenz einer raschen renalen Ausscheidung und verringerter hepatobiliärer Anreicherung. Dazu wurde Folsäure regiospezifisch über ihre y-Säure an verschiedene bifunktionelle Chelatoren (BFCs) gekoppelt. Vier verschiedene Reaktionstypen wurden gewählt und durchgeführt: Cu-katalysierte sowie Cu-freie Click Reaktion, Amindbindung und Thioharnstoff Bildung. Es wurden sechs verschiedene Derivate erhalten und mit 68Ga radiomarkiert.

Macrocyclic bisphosphonates for PET-diagnosis and endoradiotherapy of bone metastases

Die Fallzahlen von Prostata- und Brustkrebs nehmen aktuell die Spitzenplätze bei Krebserkrankungen weltweit ein. Eine schwerwiegende Folge dieser Erkrankung stellen Metastasierungen in das Knochengewebe dar, welche zu einer dramatischen Verschlechterung des Allgemeinzustandes und der Lebensqualität des Patienten führen. Die Symptome sind gekennzeichnet durch enorme Schmerzen in Kombination mit osteoblastischen und osteolytischen Knochenveränderungen, bis hin zu Frakturen und spinalen Kompressionssyndromen, sowie einer metabolischen Hypercalcaemie.rnBei der Diagnose und Therapie nehmen verschiedene Radiopharmaka eine Schlüsselrolle ein. Konjugate aus makrozyklischen Chelatoren und knochenaffinen Bisphosphonaten stellen ein geeignetes Mittel dar als so genannte Theranostika, die Diagnose und Therapie in einem Molekül vereinen. Hierbei konnten mit dem Generator basierenden PET-Nuklid 68Ga(III) und dem Therapienuklid 177Lu(III) erste Erfolge mit der Verbindung BPAMD am Patienten erzielt werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, die pharmakologischen Eigenschaften der BPAMD-Leitstruktur weiter zu optimieren und neue Derivate erfolgreich zu synthetisieren. Diese zeichneten sich durch eine erhöhte Knochenaffinität und eines besseren ´target to background´ Verhältnisses aus. Im Zuge der Derivatisierung ist es außerdem gelungen, erfolgreich eine Substanz darzustellen, welche über eine gesteigerte Blutretention verfügt und die letztendlich die Bioverfügbarkeit des Tracers erhöhte. Verbindungen solchen Typs können zu einem besseren Tumor zu gesundem Knochen Verhältnis beitragen und eventuell einen höheren Therapieerfolg erzielen. Eines dieser neuen vielversprechenden Bisphosphonate, [68Ga]NO2APBP konnte innerhalb einer klinischen Phase 0 bzw. I sein großes Potential als Diagnostikum zur Erfassung von Skelettmetastasen unter Beweis stellen. Innerhalb einer Testreihe mit 12 Patienten wurde eine hohe diagnostische Übereinstimmung mit dem Goldstandard 18F-Fluorid erreicht. In ausgesuchten Metastasen konnte sogar eine höhere Tracer-Aufnahme erzielt werden.rnIn Zukunft können makrozyklische Bisphosphonate eine wichtige Rolle bei der palliativen Schmerztherapie von Knochenmetastasen einnehmen. rn

Synthese und Evaluierung von (Radio)Liganden für den Free Fatty Acid Rezeptor 1

Der Free Fatty Acid Receptor 1 (FFAR1) ist ein G-Protein gekoppelter Rezeptor, welcher neben einer hohen Expression im Gehirn auch eine verstärkte Expressionsrate auf den β-Zellen des Pankreas aufweist. Diese Expressionsmuster machen ihn zu einem idealen Target für die Visualisierung der sogenannten β-Zell-Masse mittels molekularer bildgebender Verfahren wie der PET. Eine Entwicklung geeigneter Radiotracer für die β-Zell-Bildgebung würde sowohl für die Diagnostik als auch für die Therapie von Typ-1- und Typ-2-Diabetes ein wertvolles Hilfsmittel darstellen.rnAufbauend auf einem von Sasaki et al. publiziertem Agonisten mit einem vielversprechendem EC50-Wert von 5,7 nM wurden dieser Agonist und zwei weitere darauf basierende 19F-substituierte Moleküle als Referenzverbindungen synthetisiert (DZ 1-3). Für die 18F-Markierung der Moleküle DZ 2 und DZ 3 wurden die entsprechenden Markierungsvorläufer (MV 1-3) synthetisiert und anschließend die Reaktionsparameter hinsichtlich Temperatur, Lösungsmittel, Basensystem und Reaktionszeit für die nukleophile n.c.a. 18F-Fluorierung optimiert. Die abschließende Entschützung zum fertigen Radiotracer wurde mit NaOH-Lösung durchgeführt und die Tracer injektionsfertig in isotonischer NaCl-Lösung mit radiochemischen Ausbeuten von 26,9 % ([18F]DZ 2) und 39 % ([18F]DZ 3) erhalten.rnZusätzlich wurde ein Chelator zur 68Ga-Markierung an den Liganden gekoppelt (Verb. 46) und die Markierungsparameter optimiert. Nach erfolgter Markierung mit 95 % radiochemischer Ausbeute, wurde der Tracer abgetrennt und in vitro Stabilitätsstudien durchgeführt. Diese zeigten eine Stabilität von mehr als 90 % über 120 min in sowohl humanem Serum (37 °C) als auch isotonischer NaCl-Lösung.rnMit einem ebenfalls synthetisierten fluoreszenzmarkierten Derivat des Liganden (Verb. 43) wurden erste LSM-Bilder an sowohl Langerhansschen Inseln als auch FFAR1-tragenden RIN-M Zellen durchgeführt, welche einen vielversprechenden Uptake des neuen Liganden in die Zellen zeigen. Weitere Untersuchungen und biologische Evaluierungen stehen noch aus. Mit den Referenzsubstanzen wurden zusätzlich Vitalitätsstudien an Langerhansschen Inseln durchgeführt, um einen negativen toxischen Einfluss auszuschließen.rn

18 F-Click-Radiomarkierung polymerer Trägersysteme zur ex vivo- und in vivo-Evaluierung

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein leistungsstarkes, nicht-invasives, bildgebendes Verfahren in der Nuklearmedizin und hat darüber hinaus zunehmende Bedeutung in der Arzneistoffentwicklung. Zur Verbesserung des therapeutischen Index von niedermolekularen Pharmaka werden vermehrt Wirkstofftransportsysteme eingesetzt. Eine Klasse dieser Wirkstofftransportsysteme sind Liposomen. Die Weiterentwicklung der klassischen Liposomen sind sogenannte „Stealth“-Liposomen, die eine Polyethylenglykol (PEG)-Korona zur Herabsetzung der Erkennung und Ausscheidung tragen. Zur (Weiter-)Entwicklung und deren in vivo-Evaluierung bietet die PET die Möglichkeit, die Auswirkungen von strukturellen Anpassungen auf die pharmakokinetischen Eigenschaften solcher Transportsysteme zu untersuchen. Zur Evaluierung neuartiger, cholesterolverankerter, linear-hyperverzweigter Polyglycerole (Ch-PEG-hbPG) als sterisch stabilisierende Polymere in Liposomen wurden diese im Rahmen dieser Arbeit mit der prosthetischen Gruppe 18F-TEG-N3 über kupferkatalysierte Alkin-Azid Cycloaddition (CuAAC) in sehr hohen Ausbeuten radiomarkiert. Zum systematischen Vergleich des in vivo-Verhaltens wurde ebenfalls ein cholesterolbasiertes lineares PEG (Ch-PEG) mit CuAAC nahezu quantitativ radiomarkiert. Als drittes Element wurde die Direktmarkierung von Cholesterol mit [18F]F- entwickelt. Diese drei Verbindungen wurden zuerst separat als Einzelkomponenten und anschließend, in Liposomen formuliert, in Tierstudien an Mäusen hinsichtlich ihrer initialen Pharmakokinetik und Biodistribution untersucht. Dabei zeigte sich ein ähnliches Verhalten der neuartigen Ch-PEG-hbPG-Derivate zu den bekannten Ch-PEG, mit dem Vorteil der Multifunktionalität an den hyperverzweigten Strukturen. Die liposomalen Strukturen mit der neuartigen sterischen Stabilisierung wiesen eine erhöhte Blutzirkulationszeit und vorteilhafte Blut-zu-Leber- und Blut-zu-Lunge-Verhältnisse im Vergleich zu den linear stabilisierten Analoga auf.rnEine weitere Klasse von Wirkstofftransportsystemen sind polymere Trägersysteme wie pHPMA. Alkinfunktionalisierte Polymere konnten in zwei verschiedenen Größen (~12 und 60 kDa) mittels CuAAC in sehr hohen Ausbeuten mit der prosthetischen Gruppe 18F-TEG-N3 radiomarkiert werden. Bicyclononinderivate der gleichen Größen konnten ohne Kupferkatalyse über ringspannungsvermittelte Alkin-Azid-Cycloaddition (SPAAC) mikrowellengestützt markiert werden und stehen somit zur in vivo-Untersuchung hinsichtlich des Einflusses der Markierungsart zur Verfügung.

Synthese und Charakterisierung von HPMA-stabilisierten Kolloiden sowie deren Evaluierung in vitro und in vivo

Nanodimensionale Wirkstoff-Trägersysteme sind in der Lage, sowohl die Bioverfügbarkeit als auch das pharmakokinetische Profil von Wirkstoffen drastisch zu verbessern. Hauptgründe dafür sind eine erhöhte Plasma-Halbwertszeit durch die größenbedingte verminderte renale Ausscheidung und eine gesteigerte Anreicherung im Tumorgewebe durch den EPR-Effekt. Diese Arbeit beschreibt die Synthese und Entwicklung neuer kolloidaler Wirkstoff-Trägersysteme, welche biokompatibel, teilweise bioabbaubar und funktionalisierbar sind. Ein Fluoreszenzfarbstoff wurde als hydrophobes Wirkstoffmodell eingekapselt. Wohldefinierte, eng verteilte und funktionalisierbare HPMA-basierte Block- und statistische Copolymere unterschiedlicher Molekulargewichte (10-25 kDa) und hydrophiler/hydrophober Zusammensetzung (10-50 mol%) wurden mittels RAFT- Polymerisation in Kombination mit dem Reaktivesteransatz hergestellt und in Miniemulsionsprozesse eingesetzt, um ihre Stabilisierungseffizienz zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass die kleineren Copolymere (10 kDa) mit einem Einbau von 10 mol% LMA, sowohl im Modellsystem Polystyrol, als auch im bioabbaubaren PDLLA-System, besonders geeignet sind und ergaben monodisperse Kolloide im Größenbereich von 100 bis 300 nm. Die kolloidalen Systeme zeigten keine Wirkung auf die Zellviabilität. In Folge dessen wurde das Aggregationsverhalten in humanem Blutserum mittels DLS untersucht, wobei keine Interaktion mit Blutbestandteilen festgestellt werden konnte. Zellaufnahmestudien wurden an HeLa-Zellen durchgeführt, um das Schicksal der Kolloide in vitro zu untersuchen. Dabei wurden Kernmaterial, Hülle und das hydrophobe Wirkstoffmodell durch unterschiedliche Fluoreszenzmarkierung getrennt betrachtet. Das hydrophobe Wirkstoffmodell wurde allein durch Interaktion der Kolloide mit den Zellen übertragen, was für eine diffusionsbedingte, initiale, aber unspezifische Freisetzung spricht. Eine solche Freisetzungskinetik kann durch Verwendung von Nitroglycerin, als vasodilatierender Wirkstoff mit geringer unspezifischer Wirkung, ausgenutzt werden, um den EPR-Effekt zu unterstützen. Die Aufnahme des Partikels hingegen geschieht zeitverzögert. Das Schicksal der Kolloide (sowohl des Kern- und desrnHüllmaterials) wurde durch doppelte Fluoreszenzmarkierung untersucht. Dabei kam es zu einer intrazellulären Ablösung der stabilisierenden Block-Copolymere zwischen 8 und 24 h. Nach Aufklärung der Aufnahme- und Freisetzungskinetiken wurde nun die Körperverteilung der PS- und PDLLA-Kolloide nach 18F-Markierung mittels PET und ex vivo-Biodistributiosstudien untersucht. Dabei hatte das Kernmaterial einen Einfluss auf die Körperverteilung. PET-Studien in Mäusen zeigten, dass die stabilisierenden Block-Copolymere beider Kolloide ein starkes Signal in der Niere geben, wobei das der PS-Kolloide weiter ausgeprägt war. Darüber hinaus war eine Anreicherung dieser in Lunge, Leber und Milz festzustellen. Die Verdrängung der stabilisierenden Polymere durch die Interaktion mit Blutbestandteilen erklärt dabei das erhöhte Nieren- und Blasensignal der PS- Kolloide. Das Anreicherungsmuster der PDLLA-Kolloide hingegen zeigte neben der Nierenakkumulation eine erhöhte Blutaktivität und somit die gewünschten langzirkulierenden Eigenschaften. Diese Ergebnisse konnten auch mittels ex vivo- Biodistributionsstudien bestätigt werden. Um die Tumoranreicherung weiter zu verbessern wurde die Verwendung von Folat als Erkennungsstruktur am einfachen HPMA-Polymer untersucht. Die Konjugate zeigten eine erhöhte Anreicherung im Vergleich zu den Polymeren ohne Erkennungsstrukturen. Blockadestudien bestätigten die Selektivität der Anreicherung. Diese Daten zeigen das Potential der Folat-Erkennungsstruktur in vivo innerhalb kurzer Zeitfenster, welche nun auf kolloidale Systeme übertragen werden kann.

Nuove tecniche di diagnostica per immagini: La pet/ct

L'obiettivo di questo studio è quello di mettere in luce i diversi fattori che, negli ultimi anni, hanno portato ad un impiego sempre più diffuso della PET in ambito clinico, in Italia e all'estero. La recente integrazione delle informazioni funzionali della PET con le informazioni morfologiche di una TC, mediante tomografi ibridi PET/CT, ha radicalmente cambiato l’approccio alla stadiazione e al follow-up dei pazienti, rendendo questa tecnica una delle massime espressioni della moderna diagnostica per immagini, al giorno d'oggi utilizzata principalmente in campo oncologico. Nei primi capitoli, dopo un breve richiamo alla struttura della materia, ai concetti di radiazione e decadimento radioattivo, si analizzano le apparecchiature e i principi di funzionamento della tecnica PET/TC. Successivamente, nel capitolo 4 sono illustrati i diversi tipi di radiofarmaci e le loro applicazioni, con un’attenzione particolare al PSMA, impiegato principalmente nei tumori alla prostata, reni, tiroide e mammella. Proprio alla cura e alla diagnosi del tumore alla prostata è dedicato il capitolo 5, con un breve confronto tra l’ormai accreditata PET/CT con 18F-Colina e l’innovativa Ga-PSMA PET/CT. Nel capitolo 6 si prendono in considerazione le procedure e i protocolli da seguire durante un esame PET/TC, le misure di preparazione, prevenzione e le precauzioni che pazienti e personale sanitario devono osservare. Nel capitolo 7, infine, un breve cenno alle ultime innovazioni tecnologiche: imaging ibrido PET/MRI e fotomoltiplicatori SiPM. Le fonti bibliografiche citate constano principalmente di articoli in lingua inglese pubblicati sul portale PubMed. Parte della documentazione relativa alla progettazione dell'apparecchiatura PET/CT e al suo utilizzo è, invece, stata fornita da personale dell'arcispedale Santa Maria Nuova di Reggio Emilia.

Caratterizzazione sperimentale della produzione in aria di 41-Ar nell'impiego di un ciclotrone per uso biomedico

Negli ultimi anni l'utilizzo di ciclotroni per la produzione di radionuclidi, impiegati nell'ambito della Medicina Nucleare, è diventato un processo sempre più diffuso e numerosi sono i modelli commercialmente disponibili. L'impiego di questo tipo di apparecchiature porta a considerare questioni rilevanti legate alla radioprotezione che coinvolgono una serie di aspetti complessi sia nella fase progettuale del sistema, sia nell'ottenimento delle necessarie autorizzazioni. In particolare, uno dei problemi radioprotezionistici da affrontare è legato alla dispersione in ambiente di aeriformi radioattivi, prodotti dall'interazione di flussi di particelle secondarie con l'aria. In questo lavoro di tesi, svolto presso il Servizio di Fisica Sanitaria dell'Ospedale Sant'Orsola di Bologna, si è cercato di caratterizzare l'emissione di tali gas radioattivi considerando l'effetto del sistema di ventilazione. E' stata eseguita un'estesa campagna di misurazioni in diversi punti di campionamento, collocati lungo il percorso di estrazione dell'aria: dal bunker fino all'immissione in ambiente. Sono stati ideati e realizzati dei compatti sistemi di campionamento che hanno permesso di definire, attraverso un sistema di spettrometria gamma equipaggiato con rivelatore al HPGe, una sistematica procedura per la determinazione di concentrazione di attività. I risultati ottenuti mostrano come, durante la routine di produzione di 18F mediante ciclotrone, il processo più rilevante di attivazione dell'aria sia la produzione di 41Ar (T1/2=109.34 minuti), unico radionuclide identificato in tutte le misurazioni. Infine, sulla base dei dati sperimentali ottenuti, è stata effettuata una valutazione della dose rilasciata alla popolazione locale. Il risultato, pari a 0.19 µSv/anno, può essere considerato trascurabile rispetto alla soglia di "non rilevanza radiologica", a dimostrazione di come le tipiche procedure in ambito di Medicina Nucleare possano essere considerate del tutto giustificate.

Improvement of non-paraneoplastic voltage-gated potassium channel antibody-associated limbic encephalitis without immunosuppressive therapy

We describe a 61-year-old patient with clinical evidence of limbic encephalitis who improved with anticonvulsant treatment only, that is, without the use of immunosuppressive agents. Three years following occurrence of anosmia, increasing memory deficits, and emotional disturbances, he presented with new-onset temporal lobe epilepsy, with antibodies binding to neuronal voltage-gated potassium channels and bitemporal hypometabolism on FDG-PET scan; the MRI scan was normal. This is most likely a case of spontaneous remission, illustrating that immunosuppressive therapy might be suspended in milder courses of limbic encephalitis. It remains open whether treatment with anticonvulsant drugs played an additional beneficiary role through the direct suppression of seizures or, additionally, through indirect immunomodulatory side effects.

Novel positron emission tomography/computed tomography of diffuse parenchymal lung disease combining a labeled somatostatin receptor analogue and 2-deoxy-2[¹⁸F]fluoro-D-glucose

We prospectively investigated the potential of positron emission tomography (PET) using the somatostatin receptor (SSTR) analogue ⁶⁸Ga-DOTATATE and 2-deoxy-2[¹⁸F]fluoro-D-glucose (¹⁸F-FDG) in diffuse parenchymal lung disease (DPLD). Twenty-six patients (mean age 68.9 ± 11.0 years) with DPLD were recruited for ⁶⁸Ga-DOTATATE and ¹⁸F-FDG combined PET/high-resolution computed tomography (HRCT) studies. Ten patients had idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), 12 patients had nonspecific interstitial pneumonia (NSIP), and 4 patients had other forms of DPLD. Using PET, the pulmonary tracer uptake (maximum standardized uptake value [SUV(max)]) was calculated. The distribution of PET tracer was compared to the distribution of lung parenchymal changes on HRCT. All patients demonstrated increased pulmonary PET signal with ⁶⁸Ga-DOTATATE and ¹⁸F-FDG. The distribution of parenchymal uptake was similar, with both tracers corresponding to the distribution of HRCT changes. The mean SUV(max) was 2.2 ± 0.7 for ⁶⁸Ga-DOTATATE and 2.8 ± 1.0 (t-test, p  =  .018) for ¹⁸F-FDG. The mean ⁶⁸Ga-DOTATATE SUV(max) in IPF patients was 2.5 ± 0.9, whereas it was 2.0 ± 0.7 (p  =  .235) in NSIP patients. The correlation between ⁶⁸Ga-DOTATATE SUV(max) and gas transfer (transfer factor of the lung for carbon monoxide [TLCO]) was r  =  -.34 (p  =  .127) and r  =  -.49 (p  =  .028) between ¹⁸F-FDG SUV(max) and TLCO. We provide noninvasive in vivo evidence in humans showing that SSTRs may be detected in the lungs of patients with DPLD in a similar distribution to sites of increased uptake of ¹⁸F-FDG on PET.

Differences in milk production, glucose metabolism, and carcass composition of 2 Charolais x Holstein F2 families derived from reciprocal paternal and maternal grandsire crosses

Two F(2) Charolais x German Holstein families comprising full and half sibs share identical but reciprocal paternal and maternal Charolais grandfathers differ in milk production. We hypothesized that differences in milk production were related to differences in nutritional partitioning revealed by glucose metabolism and carcass composition. In 18F(2) cows originating from mating Charolais bulls to German Holstein cows and a following intercross of the F(1) individuals (n=9 each for family Ab and Ba; capital letters indicate the paternal and lowercase letter the maternal grandsire), glucose tolerance tests were performed at 10 d before calving and 30 and 93 d in milk (DIM) during second lactation. Glucose half-time as well as areas under the concentration curve for plasma glucose and insulin were calculated. At 94 DIM cows were infused intravenously with 18.3 micromol of d-[U-(13)C(6)]glucose/kg(0.75) of BW, and blood samples were taken to measure rate of glucose appearance and glucose oxidation as well as plasma concentrations of metabolites and hormones. Cows were slaughtered at 100 DIM and carcass size and composition was evaluated. Liver samples were taken to measure glycogen and fat content, gene expression levels, and enzyme activities of pyruvate carboxylase, phosphoenolpyruvate carboxykinase, and glucose 6-phosphatase as well as gene expression of glucose transporter 2. Milk yield was higher and milk protein content at 30 DIM was lower in Ba than in Ab cows. Glucose half-life was higher but insulin secretion after glucose challenge was lower in Ba than in Ab cows. Cows of Ab showed higher glucose oxidation, and plasma concentrations at 94 DIM were lower for glucose and insulin, whereas beta-hydroxybutyrate was higher in Ba cows. Hepatic gene expression of pyruvate carboxylase, glucose 6-phosphatase, and glucose transporter 2 were higher whereas phosphoenolpyruvate carboxykinase activities were lower in Ba than in Ab cows. Carcass weight as well as fat content of the carcass were higher in Ab than in Ba cows, whereas mammary gland mass was lower in Ab than in Ba cows. Fat classification indicated leaner carcass composition in Ba than in Ab cows. In conclusion, the 2 families showed remarkable differences in milk production that were accompanied by changes in glucose metabolism and body composition, indicating capacity for milk production as main metabolic driving force. Sex chromosomal effects provide an important regulatory mechanism for milk performance and nutrient partitioning that requires further investigation.

Comparative Behavioral and Neural Effects of Tryptophan and Catecholamine Depletion in Remitted Depression

Background: Despite immense efforts into development of new antidepressant drugs, the increases of serotoninergic and catechominergic neurotransmission have remained the two major pharmacodynamic principles of current drug treatments for depression. Consequently, psychopathological or biological markers that predict response to drugs that selectively increase serotonin and/or catecholamine neurotransmission hold the potential to optimize the prescriber’s selection among currently available treatment options. The aim of this study was to elucidate the differential symptomatology and neurophysiology in response to reductions in serotonergic versus catecholaminergic neurotransmission in subjects at high risk of depression recurrence. Methods: Using identical neuroimaging procedures with [18F] fluorodeoxyglucose positron emission tomography after tryptophan depletion (TD) and catecholamine depletion (CD), subjects with remitted depression were compared to healthy controls in a double-blind, randomized, crossover design. Results: While TD induced significantly more depressed mood, sadness and hopelessness than CD, CD induced more inactivity, concentration difficulties, lassitude and somatic anxiety than TD. CD specifically increased glucose metabolism in the bilateral ventral striatum and decreased glucose metabolism in the bilateral orbitofrontal cortex, whereas TD specifically increased metabolism in the right prefrontal cortex and the posterior cingulate cortex (PCC). While we found direct associations between changes in brain metabolism and induced depressive symptoms following CD, the relationship between neural activity and symptoms was less clear after TD. Conclusions: In conclusion, this study showed that serotonin and catecholamines play common and differential roles in the pathophysiology of depression.

Echinococcus metacestode: in search of viability markers

Epidemiological studies have demonstrated that most humans infected with Echinococcus spp. exhibit resistance to disease. When infection leads to disease, the parasite is partially controlled by host immunity: in case of immunocompetence, the normal alveolar echinococcosis (AE) or cystic echinococcosis (CE) situation, the metacestode grows slowly, and first clinical signs appear years after infection; in case of impaired immunity (AIDS; other immunodeficiencies), uncontrolled proliferation of the metacestode leads to rapidly progressing disease. Assessing Echinococcus multilocularis viability in vivo following therapeutic interventions in AE patients may be of tremendous benefit when compared with the invasive procedures used to perform biopsies. Current options are F18-fluorodeoxyglucose-positron emission tomography (FDG-PET), which visualizes periparasitic inflammation due to the metabolic activity of the metacestode, and measurement of antibodies against recEm18, a viability-associated protein, that rapidly regresses upon metacestode inactivation. For Echinococcus granulosus, similar prognosis-associated follow-up parameters are still lacking but a few candidates may be listed. Other possible markers include functional and diffusion-weighted Magnetic Resonance Imaging (MRI), and measurement of products from the parasite (circulating antigens or DNA), and from the host (inflammation markers, cytokines, or chemokines). Even though some of them have been promising in pilot studies, none has been properly validated in an appropriate number of patients until now to be recommended for further use in clinical settings. There is therefore still a need to develop reliable tools for improved viability assessment to provide the sufficient information needed to reliably withdraw anti-parasite benzimidazole chemotherapy, and a basis for the development of new alternative therapeutic tools.

Combination of MRI and dynamic FET PET for initial glioma grading

AIM MRI and PET with 18F-fluoro-ethyl-tyrosine (FET) have been increasingly used to evaluate patients with gliomas. Our purpose was to assess the additive value of MR spectroscopy (MRS), diffusion imaging and dynamic FET-PET for glioma grading. PATIENTS, METHODS 38 patients (42 ± 15 aged, F/M: 0.46) with untreated histologically proven brain gliomas were included. All underwent conventional MRI, MRS, diffusion sequences, and FET-PET within 3±4 weeks. Performances of tumour FET time-activity-curve, early-to-middle SUVmax ratio, choline / creatine ratio and ADC histogram distribution pattern for gliomas grading were assessed, as compared to histology. Combination of these parameters and respective odds were also evaluated. RESULTS Tumour time-activity-curve reached the best accuracy (67%) when taken alone to distinguish between low and high-grade gliomas, followed by ADC histogram analysis (65%). Combination of time-activity-curve and ADC histogram analysis improved the sensitivity from 67% to 86% and the specificity from 63-67% to 100% (p < 0.008). On multivariate logistic regression analysis, negative slope of the tumour FET time-activity-curve however remains the best predictor of high-grade glioma (odds 7.6, SE 6.8, p = 0.022). CONCLUSION Combination of dynamic FET-PET and diffusion MRI reached good performance for gliomas grading. The use of FET-PET/MR may be highly relevant in the initial assessment of primary brain tumours.

Dose escalated intensity modulated radiotherapy in the treatment of cervical cancer.

PURPOSE Standard dose of external beam radiotherapy seems to be insufficient for satisfactory control of loco-regionally advanced cervical cancer. Aim of our study is to evaluate the outcome as well as early and chronic toxicities in patients with loco-regionally advanced cervical cancer, treated with dose escalated intensity modulated radiotherapy (IMRT) combined with cisplatin chemotherapy. MATERIAL AND METHODS Thirty-nine patients with cervical carcinoma FIGO stage IB2 - IVA were treated with curative intent between 2006 and 2010. The dose of 50.4 Gy was prescribed to the elective pelvic nodal volume. Primary tumors < 4 cm in diameter (n = 6; 15.4 %) received an external beam radiotherapy (EBRT) boost of 5.4 Gy, primary tumors > 4 cm in diameter (n = 33; 84.6 %) received an EBRT boost of 9 Gy. Patients with positive lymph nodes detected with (18)FDG-PET/CT (n = 22; 56.4 %) received a boost to a total dose of 59.4 - 64.8 Gy. The para-aortic region was included in the radiation volume in 8 (20.5 %) patients and in 5 (12.8 %) patients the para-aortic macroscopic lymph nodes received an EBRT boost. IMRT was followed with a 3D planned high dose rate intrauterine brachytherapy given to 36 (92.3 %) patients with a total dose ranging between 15-18 Gy in three fractions (single fraction: 4-6.5 Gy). Patients without contraindications (n = 31/79.5 %) received concomitantly a cisplatin-based chemotherapy (40 mg/kg) weekly. Toxicities were graded according to the common terminology criteria for adverse events (CTCAE v 4.0). RESULTS Mean overall survival for the entire cohort was 61.1 months (±3.5 months). Mean disease free survival was 47.2 months (±4.9 months) and loco-regional disease free survival was 55.2 months (±4.4 months). 65 % of patients developed radiotherapy associated acute toxicities grade 1, ca. 30 % developed toxicities grade 2 and just two (5.2 %) patients developed grade 3 toxicities, one acute diarrhea and one acute cystitis. 16 % of patients had chronic toxicities grade 1, 9 % grade 2 and one patient (2.6 %) toxicities grade 3 in the form of vaginal dryness. CONCLUSION Dose escalated IMRT appears to have a satisfactory outcome with regards to mean overall survival, disease free and loco-regional disease free survival, whereas the treatment-related toxicities remain reasonably low.