Destaques das diretrizes de doenças pulmonares intersticiais da Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia

As doenças pulmonares intersticiais (DPIs) são afecções heterogêneas, envolvendo um elevado número de condições, cuja abordagem ainda é um grande desafio para o pneumologista. As Diretrizes de DPIs da Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia, publicadas em 2012, foram estabelecidas com o intuito de fornecer aos pneumologistas brasileiros um instrumento que possa facilitar a abordagem dos pacientes com DPIs, padronizando-se os critérios utilizados para a definição diagnóstica das diferentes condições, além de orientar sobre o melhor tratamento nas diferentes situações. Esse artigo teve como objetivo descrever resumidamente os principais destaques dessas diretrizes.

In-vivo-Tumorbiologie mittels 68 Ga-PET: Beurteilung der p-Glykoprotein-Aktivität in Weichgewebe-Tumoren sowie Diagnose und Therapie von Knochenmetastasen

Krebs ist eine der häufigsten Krankheiten und stellt eine der wichtigsten medizinischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar. Eine frühzeitige Diagnose ist dabei essentiell für eine individuell angepasste Therapie zur Verbesserung der Lebensqualität und -erwartung der Patienten. Hierbei kommen der 68Ge/68Ga-Generator und das daraus resultierende PET-Nuklid 68Ga immer stärker in den Fokus von Wissenschaft und Medizin. rnrnFür eine erfolgreiche Therapie stellt die Chemoresistenz (Multi-Drug-Resistance) zahlreicher Tumore eine schwerwiegende Komplikation dar. Für das Therapieversagen ist die Aktivierung des Transportproteins p-Glykoprotein (pGP) maßgeblich mit verantwortlich. Mit Hilfe der Schiff’schen Base [68Ga]MFL6.MZ konnte die Aktivitätsänderung von pGP unter verschiedener Beeinflussung erstmals in vivo beobachtet werden. So zeigte sich, dass sich unter azidotischen Bedingungen in Tumoren die Aktivität des pGP erhöht und somit vermehrt auch Zytostatika, die pGP-Substrate sind, aus den Tumoren transportiert werden. Durch Aufklärung der Abhängigkeit der pGP-Aktivität von dessen Signalkaskade konnte gezeigt werden, dass durch eine Blockade der MAP-Kinase p38 eine Erniedrigung der pGP-Aktivität zu verzeichnen ist. Die ebenfalls in der Signalkaskade eingebundene MAP-Kinase ERK1/2 hingegen spielt hier nur eine untergeordnete Rolle.rnrnNeben dem Versagen der Chemotherapie stellt auch die Metastasierung eines Malignoms massive Einschnitte in die Lebensqualität von Erkrankten dar. Befallen die Metastasen das Skelett eines Menschen, wird dies zumeist erst spät registriert. 68Ga-markierte Bisphosphonate bieten nun die Möglichkeit, Patienten quantitativ auf Knochenmetastasen hin untersuchen zu können. So konnten zu Beginn einfache Phosphonate wie EDTMP und DOTP nicht die nötige in vivo Stabilität bzw. hohe radiochemische Ausbeuten liefern und sind damit für die Anwendung am Menschen uninteressant. Jedoch die DOTA-basierten Bisphosphonate allen voran der Ligand BPAMD zeigen ein großes Potential. In vivo-Versuche an Ratten mit Knochenmetastasen zeigten, dass sich [68Ga]BPAMD an den Metastasen anreichert und einen sehr guten Kontrast zum gesunden Knochen darstellt. Der Tracer konnte erstmals am Menschen angewendet werden und zeigte in ausgewählten Regionen eine höhere Anreicherung als eine zuvor durchgeführte PET-Aufnahme mit [18F]Fluorid. Der Ligand BPAMD bietet außerdem den Vorteil, neben 68Ga auch andere dreiwertige Radionuklide wie das therapeutische 177Lu komplexieren zu können. Durch Studien zur Komplexbildung und Stabilität konnte auch [177Lu]BPAMD in der klinischen Anwendung erprobt werden und zeigte eine Anreicherung an den Knochenmetastasen. So ist es nun möglich, Knochenmetastasen mittels 68Ga-PET zu diagnostizieren, eine entsprechende Dosisberechnung anzustellen und anschließend mit dem gleichen Liganden eine Therapie mit [177Lu]BPAMD durchzuführen.

Development and evaluation of a 44 Ti, 44 Sc radionuclide generator and labeling of biomolecules with 44 Sc and 68 Ga for PET imaging

Non-invasive molecular-imaging technologies are playing a key role in drug discovery, development and delivery. Positron Emission Tomography (PET) is such a molecular imaging technology and a powerful tool for the observation of various deceases in vivo. However, it is limited by the availability of vectors with high selectivity to the target and radionuclides with a physical half-life which matches the biological half-life of the observed process. The 68Ge/68Ga radionuclide generator makes the PET-nuclide anywhere available without an on-site cyclotron. Besides the perfect availability 68Ga shows well suited nuclide properties for PET, but it has to be co-ordinated by a chelator to introduce it in a radiopharmaceuticals.rnHowever, the physical half-life of 68Ga (67.7 min) might limit the spectrum of clinical applications of 68Ga-labelled radiodiagnostics. Furthermore, 68Ga-labelled analogues of endoradiotherapeuticals of longer biological half-live such as 90Y- or 177Lu-labeled peptides and proteins cannot be used to determine individual radiation dosimetry directly. rnThus, radionuclide generator systems providing positron emitting daughters of extended physical half-life are of renewed interest. In this context, generator-derived positron emitters with longer physical half-life are needed, such as 72As (T½ = 26 h) from the 72Se/72As generator, or 44Sc (T½ = 3.97 h) from the 44Ti/44Sc generator.rnIn this thesis the implementation of radioactive gallium-68 and scandium-44 for molecular imaging and nuclear medical diagnosis, beginning with chemical separation and purification of 44Ti as a radionuclide mother, investigation of pilot generators with different elution mode, building a prototype generator, development and investigation of post-processing of the generator eluate, its concentration and further purification, the labeling chemistry under different conditions, in vitro and in vivo studies of labeled compounds and, finally, in vivo imaging experiments are described.

Synthese und Evaluierung makrozyklischer 68 Ga-MPI-Tracer auf Pyridaben-Basis

Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen weltweit zu den Hauptursachen, die zu frühzeitigem Tod führen. Pathophysiologisch liegt eine Gefäßwandverdickung durch Ablagerung arteriosklerotischer Plaques (Arteriosklerose) vor. Die molekulare Bildgebung mit den nuklearmedizinischen Verfahren SPECT und PET zielt darauf ab, minderperfundierte Myokardareale zu visualisieren, um den Krankheitsverlauf durch frühzeitige Therapie abschwächen zu können. Routinemäßig eingesetzt werden die SPECT-Perfusionstracer [99mTc]Sestamibi und [99mTc]Tetrofosmin. Zum Goldstandard für die Quantifizierung der Myokardperfusion werden allerdings die PET-Tracer [13N]NH3 und [15O]H2O, da eine absolute Bestimmung des Blutflusses in mL/min/g sowohl in der Ruhe als auch bei Belastung möglich ist. 2007 wurde [18F]Flurpiridaz als neuer Myokardtracer vorgestellt, dessen Bindung an den MC I sowohl in Ratten, Hasen, Primaten als auch in ersten klinischen Humanstudien eine selektive Myokardaufnahme zeigte. Um eine Verfügbarkeit des Radionuklids über einen Radionuklidgenerator gewährleisten zu können, sollten makrozyklische 68Ga-Myokard-Perfusionstracer auf Pyridaben-Basis synthetisiert und evaluiert werden. Die neue Tracer-Klasse setzte sich aus dem makrozyklischen Chelator, einem Linker und dem Insektizid Pyridaben als Targeting-Vektor zusammen. Struktur-Affinitätsbeziehungen konnten auf Grund von Variation des Linkers (Länge und Polarität), der Komplexladung (neutral und einfach positiv geladen), des Chelators (DOTA, NODAGA, DO2A) sowie durch einen Multivalenzansatz (Monomer und Dimer) aufgestellt werden. Insgesamt wurden 16 neue Verbindungen synthetisiert. Ihre 68Ga-Markierung wurde hinsichtlich pH-Wert, Temperatur, Vorläufermenge und Reaktionszeit optimiert. Die DOTA/NODAGA-Pyridaben-Derivate ließen sich mit niedrigen Substanzmengen (6 - 25 nmol) in 0,1 M HEPES-Puffer (pH 3,4) bei 95°C innerhalb 15 min mit Ausbeuten > 95 % markieren. Für die DO2A-basierenden Verbindungen bedurfte es einer mikrowellengestützen Markierung (300 W, 1 min, 150°C), um vergleichbare Ausbeuten zu erzielen. Die in vitro-Stabilitätstests aller Verbindungen erfolgten in EtOH, NaCl und humanem Serum. Es konnten keine Instabilitäten innerhalb 80 min bei 37°C festgestellt werden. Unter Verwendung der „shake flask“-Methode wurden die Lipophilien (log D = -1,90 – 1,91) anhand des Verteilungs-quotienten in Octanol/PBS-Puffer ermittelt. Die kalten Referenzsubstanzen wurden mit GaCl3 hergestellt und zur Bestimmung der IC50-Werte (34,1 µM – 1 µM) in vitro auf ihre Affinität zum MC I getestet. In vivo-Evaluierungen erfolgten mit den zwei potentesten Verbindungen [68Ga]VN160.MZ und [68Ga]VN167.MZ durch µ-PET-Aufnahmen (n=3) in gesunden Ratten über 60 min. Um die Organverteilung ermitteln zu können, wurden ex vivo-Biodistributionsstudien (n=3) vorgenommen. Sowohl die µ-PET-Untersuchungen als auch die Biodistributionsstudien zeigten, dass es bei [68Ga]VN167.MZ zwar zu einer Herzaufnahme kam, die jedoch eher perfusionsabhängig ist. Eine Retention des Tracers im Myokard konnte in geringem Umfang festgestellt werden.

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.

Functional Imaging of Pheochromocytoma with Ga-DOTATOC and C-HED in a Genetically Defined Rat Model of Multiple Endocrine Neoplasia

Rats affected by the MENX multitumor syndrome develop pheochromocytoma (100%). Pheochromocytomas are uncommon tumors and animal models are scarce, hence the interest in MENX rats to identify and preclinically evaluate novel targeted therapies. A prerequisite for such studies is a sensitive and noninvasive detection of MENXassociated pheochromocytoma. We performed positron emission tomography (PET) to determine whether rat pheochromocytomas are detected by tracers used in clinical practice, such as 68Ga-DOTATOC (somatostatin analogue) or (11)C-Hydroxyephedrine (HED), a norepinephrine analogue. We analyzed four affected and three unaffected rats. The PET scan findings were correlated to histopathology and immunophenotype of the tumors, their proliferative index, and the expression of genes coding for somatostatin receptors or the norepinephrine transporter. We observed that mean 68Ga-DOTATOC standard uptake value (SUV) in adrenals of affected animals was 23.3 ± 3.9, significantly higher than in control rats (15.4 ± 7.9; P = .03). The increase in mean tumor-to-liver ratio of (11)C-HED in the MENX-affected animals (1.6 ± 0.5) compared to controls (0.7 ± 0.1) was even more significant (P = .0016). In a unique animal model, functional imaging depicting two pathways important in pheochromocytoma biology discriminated affected animals from controls, thus providing the basis for future preclinical work with MENX rats.

Differential uptake of (68)Ga-DOTATOC and (68)Ga-DOTATATE in PET/CT of gastroenteropancreatic neuroendocrine tumors

PURPOSE Abundant expression of somatostatin receptors (sst) is a characteristic of neuroendocrine tumors (NET). Thus, radiolabeled somatostatin analogs have emerged as important tools for both in vivo diagnosis and therapy of NET. The two compounds most often used in functional imaging with positron emission tomography (PET) are (68)Ga-DOTATATE and (68)Ga-DOTATOC. Both analogs share a quite similar sst binding profile. However, the in vitro affinity of (68)Ga-DOTATATE in binding the sst subtype 2 (sst2) is approximately tenfold higher than that of (68)Ga-DOTATOC. This difference may affect their efficiency in detection of NET lesions, as sst2 is the predominant receptor subtype on gastroenteropancreatic NET. We thus compared the diagnostic value of PET/CT with both radiolabeled somatostatin analogs ((68)Ga-DOTATATE and (68)Ga-DOTATOC) in the same patients with gastroenteropancreatic NET. PATIENTS AND METHODS Twenty-seven patients with metastatic gastroenteropancreatic NET underwent (68)Ga-DOTATOC and (68)Ga-DOTATATE PET/CT as part of the workup before prospective peptide receptor radionuclide therapy (PRRT). The performance of both imaging methods was analyzed and compared for detection of individual lesions per patient and for eight defined body regions. A region was regarded as positive if at least one lesion was detected in that region. In addition, radiopeptide uptake in terms of the maximal standardized uptake value (SUV(max)) was compared for concordant lesions and renal parenchyma. RESULTS Fifty-one regions were found positive with both (68)Ga-DOTATATE and (68)Ga-DOTATOC. Overall, however, significantly fewer lesions were detected with (68)Ga-DOTATATE in comparison with (68)Ga-DOTATOC (174 versus 179, p < 0.05). Mean (68)Ga-DOTATATE SUV(max) across all lesions was significantly lower compared with (68)Ga-DOTATOC (16.9 ± 6.8 versus 22.1 ± 12.0, p < 0.01). Mean SUV(max) for renal parenchyma was not significantly different between (68)Ga-DOTATATE and (68)Ga-DOTATOC (12.6 ± 2.6 versus 12.6 ± 2.7). CONCLUSIONS (68)Ga-DOTATOC and (68)Ga-DOTATATE possess similar diagnostic accuracy for detection of gastroenteropancreatic NET lesions (with a potential advantage of (68)Ga-DOTATOC) despite their evident difference in affinity for sst2. Quite unexpectedly, maximal uptake of (68)Ga-DOTATOC tended to be higher than its (68)Ga-DOTATATE counterpart. However, tumor uptake shows high inter- and intraindividual variance with unpredictable preference of one radiopeptide. Thus, our data encourage the application of different sst ligands to enable personalized imaging and therapy of gastroenteropancreatic NET with optimal targeting of tumor receptors.

Revisiting the Nd-142 deficits in the 1.48 Ga Khariar alkaline rocks, India

The 146Sm–142Nd system plays a central role in tracing the silicate differentiation of the Earth prior to 4.1 Ga. After this time, given its initial abundance, the 146Sm can be considered to be extinct. Upadhyay et al. (2009) reported unexpected negative 142Nd anomalies in 1.48 Ga rocks of the Khariar nepheline syenite complex (India) and inferred that an early enriched, low-Sm/Nd reservoir must have contributed to the mantle source rocks of the Khariar complex. As 146Sm had been effectively extinct for about 2.6 billion years before the crystallisation of the Khariar samples, this Nd signature should have remained isolated from the convective mantle for at least that long. It was thus suggested that the source rock of Khariar samples had been sequestered in the lithospheric root of the Indian craton. Using a different chemical separation method, and a different Thermal Ionization Mass Spectrometry (TIMS) analysis protocol, the present study attempted to replicate these negative 142Nd anomalies, but none were found. To determine which data set is correct, we investigated three possible sources of bias between them: imperfect cancellation of Faraday collector efficiencies during multidynamic TIMS analysis, rapid sample fractionation between the sequential measurement of 146Nd/144Nd and 142Nd/144Nd, and non-exponential law behaviour resulting from so-called “domain mixing.” Incomplete cancellation of collector efficiencies was found unlikely to cause resolvable biases at the estimated level of variation among collector efficiencies. Even in the case of highly variable efficiency and resolvable biases, there is no reason to suspect that they would reproducibly affect only four rocks out of 10 analysed by Upadhyay et al. (2009). Although domain mixing may explain apparent “reverse” fractionation trends observed in some TIMS analyses, it cannot be the cause of the apparent negative anomalies in the study of Upadhyay et al. (2009). It was determined that rapid mass fractionation during the course of a multidynamic TIMS analysis can bias all measured Nd ratios. After applying an approximate correction for this effect, only one rock from Upadhyay et al. (2009) retained an apparent negative 142Nd anomaly. This, in conjunction with our new, anomaly-free data set measured at fractionation rates too low to cause bias, leads to the conclusion that the anomalies reported by Upadhyay et al. (2009) are a subtle and reproducible analytical artefact. The absence of negative 142Nd anomalies in these rocks relaxes the need for a mechanism (other than crust formation) that can isolate a Nd reservoir from the convective mantle for billions of years.