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.

Radiomarkierung von HPMA-basierten, funktionalisierten Polymeren mit metallischen Radionukliden für die medizinische Anwendung als Theranostika

Für eine erfolgreiche Behandlung bösartiger Tumore ist eine frühzeitige Diagnose, aber auch eine effektive und effiziente Therapie essentiell. In diesem Zusammenhang sind Nanomaterialien in den Fokus der Arzneimittelentwicklung gerückt, welche für Diagnostik und Therapie genutzt werden könnten.rnSystematische Studien zur Radiometallmarkierung von Nanopartikeln und deren Stabilität in vitro im Zusammenhang mit der Struktur des Linkers und dem Anteil an Chelator wurden anhand verschiedener HPMA-DOTA-Konjugate durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass die Linkerstruktur und der Belegungsgrad sowohl die Markierung als auch die in vitro -Stabilität von radiometallmarkierten HPMA-rnDOTA-Konjugaten beeinflussen.rnFür die Markierung selbst stehen mehrere Generator-produzierte metallische Positronenemitter zur Verfügung. Infolge der gesetzlichen Bestimmungen muss das Eluat der Generatoren bestimmte Spezifikationen (Elutionsausbeute, Durchbruch des Mutternuklids, Gehalt an Fremdionen, pH-Wert etc.) erfüllen, um für die Darstellung von Radiopharmaka verwendet werden zu können.rnFür das bereits etablierte PET-Nuklid 68Ga konnte eine Ethanol-basierte Aufreinigung entwickelt werden, welche hohe Elutions- und Markierungsausbeuten sowie Radionuklidreinheit garantiert und damit einen wichtigen Schritt für die Entwicklung von Kit-Formulierungen repräsentiert. Ausserdem konnten zwei Methoden zur Qualitätskontrolle entwickelt werden, welche es ermöglichen die Radionuklidreinheit des initialen 68Ga-Eluats, aber auch des finalen 68Ga-Radiopharmakons innerhalb einer Stunde ohne γ–Spektroskopie zu bestimmen.rnWährend mit 68Ga die Pharmakokinetik markierter Derivate für einen Zeitraum von bis 3 Stunden zugänglich ist, deckt das Generator-produzierte 44Sc eine Periode von bis zu einem Tag ab. Damit lässt sich die Pharmakokinetik markierter polymerer Drug Carrier-Systeme – von der frühen Ausscheidungsphase bis hin zu organspezifischen Akkumulationen durch passives und aktives Targeting – gut beschreiben.rnFür 44Sc konnte anhand der Modellverbindung DOTATOC gezeigt werden, dass das aufgereinigte Generatoreluat für die Markierung mit hohen radiochemischen Ausbeuten geeignet ist und etablierte Markierungsmethoden übertragbar sind. In weiterführenden Studien zur molekularen Bildgebung könnte das Potential dieses PET-Nuklids für die Langzeitbildgebung gezeigt werden.

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

Analysis of zinc oxide nanoparticles as a potential mutagen of respiratory epithelia

Metallische Nanopartikel und ihre Oxide (z.B. ZnO NP, TiO2 NP und Fe2O3 NP) werden aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften häufig als Additive in der Reifenproduktion, in Katalysatoren, Lebensmitteln, Arzneimitteln und Kosmetikprodukten verwendet. Künftig wird ein kontinuierlicher Anstieg der industriellen Anwendung (~ 1663 Tonnen im Jahr 2025) mit gesteigerter Freisetzung in die Umwelt erwartet, was zwangsläufig zu einer vermehrten Aufnahme über das respiratorische Epithel führt. Metalldampffieber ist als gesundheitsschädigender Effekt von Metalloxid-haltigen Aerosolen (z.B. ZnO) nach Inhalation bekannt. Immunreaktionen, wie beispielsweise Entzündungen, werden häufig mit der Entstehung von Sauerstoffradikalen (ROS) in Verbindung gebracht, die wiederum zu DNA-Schäden führen können. Drei mögliche Ursachen der Genotoxität werden angenommen: direkte Interaktion von Nanopartikeln mit intrazellulären Strukturen, Interaktion von Ionen dissoziierter Partikel mit intrazellulären Strukturen sowie die Entstehung von ROS initiiert durch Partikel oder Ionen.rnDie vorliegende Studie befasst sich mit den Mechanismen der Genotoxizität von ZnO Nanopartikeln (ZnO NP), als Beispiel für metallische Nanopartikel, im respiratorischen Epithel. In der Studie wurde gezielt die intrazelluläre Aufnahme und Verteilung von ZnO NP, deren Toxizität, deren DNA schädigendes Potential sowie die Aktivierung der DNA damage response (DDR) analysiert.rnEs konnten kaum internalisierte ZnO NP mittels TEM detektiert werden. Innerhalb der ersten Sekunden nach Behandlung mit ZnO NP wurde spektrofluorometrisch ein starker Anstieg der intrazellulären Zn2+ Konzentration gemessen. In unbehandelten Zellen war Zn2+ in granulären Strukturen lokalisiert. Die Behandlung mit ZnO NP führte zu einer Akkumulation von Zn2+ in diesen Strukturen. Im zeitlichen Verlauf verlagerten sich die Zn2+-Ionen in das Zytoplasma, sowie in Zellkerne und Mitochondrien. Es wurde keine Kolokalisation von Zn2+ mit den frühen Endosomen und dem endoplasmatischen Retikulum beobachtet. Die Vorbehandlung der Zellen mit Diethylen-triaminpentaessigsäure (DTPA), als extrazellulärem Komplexbildner, verhinderte den intrazellulären Anstieg von Zn2+ nach Behandlung mit den Partikeln.rnDie Behandlung mit ZnO NP resultierte in einer zeit- und dosisabhängigen Reduktion der zellulären Viabilität, während die intrazelluläre ROS-Konzentrationen in den ersten 30 min leicht und anschließend kontinuierlich bis zum Ende der Messung anstiegen. Außerdem verringerte sich das mitochondriale Membranpotential, während sich die Anzahl der frühapoptotischen Zellen in einer zeitabhängigen Weise erhöhte. rnDNA Doppelstrangbrüche (DNA DSB) wurden mittels Immunfluoreszenz-Färbung der γH2A.X foci sichtbar gemacht und konnten nach Behandlung mit ZnO NP detektiert werden. Die Vorbehandlung mit dem Radikalfänger N-Acetyl-L-Cytein (NAC) resultierte in stark reduzierten intrazellulären ROS-Konzentrationen sowie wenigen DNA DSB. Die DNA Schädigung wurde durch Vorbehandlung mit DTPA ganz verhindert.rnDie Aktivierung der DDR wurde durch die Analyse von ATM, ATR, Chk1, Chk2, p53 und p21 mittels Western Blot und ELISA nach Behandlung mit ZnO NP überprüft. Der ATR/Chk1 Signalweg wurde durch ZnO NP nicht aktiviert. Die Komplexierung von Zn2+ resultierte in einer verminderten ATM/Chk2 Signalwegaktivierung. Es zeigte sich, dass das Abfangen von ROS keinen Effekt auf die ATM/Chk2 Signalwegaktivierung hatte.rnZusammengefasst wurde festgestellt, dass die Exposition mit ZnO NP in der Entstehung von ROS, reduzierter Viabilität und vermindertem mitochondrialem Membranpotential resultiert, sowie zeitabhängig eine frühe Apoptose initiiert. ZnO NP dissoziierten extrazellulär und wurden schnell als Zn2+ über unbekannte Mechanismen internalisiert. Die Zn2+-Ionen wurden im Zytoplasma, sowie besonders in den Mitochondrien und dem Zellkern, akkumuliert. Die DDR Signalgebung wurde durch ZnO NP aktiviert, jedoch nicht durch NAC inhibiert. Es wurde gezeigt, dass DTPA die DDR Aktivierung komplett inhibierte. Die Behandlung mit ZnO NP induzierte DNA DSB. Die Inhibition von ROS reduzierte die DNA DSB und die Komplexierung der Zn2+ verhinderte die Entstehung von DNA DSB.rnDiese Daten sprechen für die Dissoziation der Partikel und die hierbei freigesetzten Zn2+ als Hauptmediator der Genotoxizität metallischer Nanopartikel. rn

Development of a potent DOTA-conjugated bombesin antagonist for targeting GRPr-positive tumours

Radiolabelled somatostatin-based antagonists show a higher uptake in tumour-bearing mouse models than agonists of similar or even distinctly higher receptor affinity. Very similar results were obtained with another family of G protein-coupled receptor ligands, the bombesin family. We describe a new conjugate, RM2, with the chelator DOTA coupled to D-Phe-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Sta-Leu-NH(2) via the cationic spacer 4-amino-1-carboxymethyl-piperidine for labelling with radiometals such as (111)In and (68)Ga.

Tetraamine-derived bifunctional chelators for technetium-99m labelling: synthesis, bioconjugation and evaluation as targeted SPECT imaging probes for GRP-receptor-positive tumours

Owing to its optimal nuclear properties, ready availability, low cost and favourable dosimetry, (99m)Tc continues to be the ideal radioisotope for medical-imaging applications. Bifunctional chelators based on a tetraamine framework exhibit facile complexation with Tc(V)O(2) to form monocationic species with high in vivo stability and significant hydrophilicity, which leads to favourable pharmacokinetics. The synthesis of a series of 1,4,8,11-tetraazaundecane derivatives (01-06) containing different functional groups at the 6-position for the conjugation of biomolecules and subsequent labelling with (99m)Tc is described herein. The chelator 01 was used as a starting material for the facile synthesis of chelators functionalised with OH (02), N(3) (04) and O-succinyl ester (05) groups. A straightforward and easy synthesis of carboxyl-functionalised tetraamine-based chelator 06 was achieved by using inexpensive and commercially available starting materials. Conjugation of 06 to a potent bombesin-antagonist peptide and subsequent labelling with (99m)Tc afforded the radiotracer (99m)Tc-N4-BB-ANT, with radiolabelling yields of >97% at a specific activity of 37 GBq micromol(-1). An IC(50) value of (3.7+/-1.3) nM was obtained, which confirmed the high affinity of the conjugate to the gastrin-releasing-peptide receptor (GRPr). Immunofluorescence and calcium mobilisation assays confirmed the strong antagonist properties of the conjugate. In vivo pharmacokinetic studies of (99m)Tc-N4-BB-ANT showed high and specific uptake in PC3 xenografts and in other GRPr-positive organs. The tumour uptake was (22.5+/-2.6)% injected activity per gram (% IA g(-1)) at 1 h post injection (p.i.). and increased to (29.9+/-4.0)% IA g(-1) at 4 h p.i. The SPECT/computed tomography (CT) images showed high tumour uptake, clear background and negligible radioactivity in the abdomen. The promising preclinical results of (99m)Tc-N4-BB-ANT warrant its potential candidature for clinical translation.

[(99m)Tc]Demomedin C, a radioligand based on human gastrin releasing peptide(18-27): synthesis and preclinical evaluation in gastrin releasing peptide receptor-expressing models

The synthesis and preclinical evaluation of [(99m)Tc]Demomedin C in GRPR-expressing models are reported. Demomedin C resulted by coupling a Boc-protected N(4)-chelator to neuromedin C (human GRP(18-27)), which, after (99m)Tc-labeling, afforded [(99m)Tc]Demomedin C. Demomedin C showed high affinity and selectivity for the GRPR during receptor autoradiography on human cancer samples (IC(50) in nM: GRPR, 1.4 ± 0.2; NMBR, 106 ± 18; and BB(3)R, >1000). It triggered GRPR internalization in HEK-GRPR cells and Ca(2+) release in PC-3 cells (EC(50) = 1.3 nM). [(99m)Tc]Demomedin C rapidly and specifically internalized at 37 °C in PC-3 cells and was stable in mouse plasma. [(99m)Tc]Demomedin C efficiently and specifically localized in human PC-3 implants in mice (9.84 ± 0.81%ID/g at 1 h pi; 6.36 ± 0.85%ID/g at 4 h pi, and 0.41 ± 0.07%ID/g at 4 h pi block). Thus, human GRP-based radioligands, such as [(99m)Tc]Demomedin C, can successfully target GRPR-expressing human tumors in vivo while displaying attractive biological features--e.g. higher GRPR-selectivity--vs their frog-homologues.

Unexpected sensitivity of sst2 antagonists to N-terminal radiometal modifications

Chelated somatostatin agonists have been shown to be sensitive to N-terminal radiometal modifications, with Ga-DOTA agonists having significantly higher binding affinity than their Lu-, In-, and Y-DOTA correlates. Recently, somatostatin antagonists have been successfully developed as alternative tracers to agonists. The aim of this study was to evaluate whether chelated somatostatin antagonists are also sensitive to radiometal modifications and how. We have synthesized 3 different somatostatin antagonists, DOTA-p-NO(2)-Phe-c[D-Cys-Tyr-D-Aph(Cbm)-Lys-Thr-Cys]-D-Tyr-NH(2), DOTA-Cpa-c[D-Cys-Aph(Hor)-D-Aph(Cbm)-Lys-Thr-Cys]-D-Tyr-NH(2) (DOTA-JR11), and DOTA-p-Cl-Phe-c[D-Cys-Tyr-D-Aph(Cbm)-Lys-Thr-Cys]-D-Tyr-NH(2), and added various radiometals including In(III), Y(III), Lu(III), Cu(II), and Ga(III). We also replaced DOTA with 1,4,7-triazacyclononane,1-glutaric acid-4,7-acetic acid (NODAGA) and added Ga(III). The binding affinity of somatostatin receptors 1 through 5 was evaluated in all cases. In all 3 resulting antagonists, the Ga-DOTA analogs were the lowest-affinity radioligands, with a somatostatin receptor 2 binding affinity up to 60 times lower than the respective Y-DOTA, Lu-DOTA, or In-DOTA compounds. Interestingly, however, substitution of DOTA by the NODAGA chelator was able to increase massively its binding affinity in contrast to the Ga-DOTA analog. The 3 NODAGA analogs are antagonists in functional tests. In vivo biodistribution studies comparing (68)Ga-DOTATATE agonist with (68)Ga-DOTA-JR11 and (68)Ga-NODAGA-JR11 showed not only that the JR11 antagonist radioligands were superior to the agonist ligands but also that (68)Ga-NODAGA-JR11 was the tracer of choice and preferable to (68)Ga-DOTA-JR11 in transplantable HEK293-hsst(2) tumors in mice. One may therefore generalize that somatostatin receptor 2 antagonists are sensitive to radiometal modifications and may preferably be coupled with a (68)Ga-NODAGA chelator-radiometal complex.

[111In-DOTA]Somatostatin-14 analogs as potential pansomatostatin-like radiotracers - first results of a preclinical study

In this study, we report on the synthesis, radiolabeling, and biological evaluation of two new somatostatin-14 (SS14) analogs, modified with the universal chelator DOTA. We were interested to investigate if and to what extent such radiotracer prototypes may be useful for targeting sst1-5-expressing tumors in man but, most importantly, to outline potential drawbacks and benefits associated with their use.

The Influence of Different Metal-Chelators on the Biological Profil of Nanoparticles for Gallium-68 Based Molecular Imaging

The use of metal chelators is becoming increasingly important in the development of new tracers for molecular imaging. With the rise of the field of nanotechnology, the fusion of both technologies has shown great potential for clinical applications. The pharmacokinetcs of nanoparticles can be monitored via positron emission tomography (PET) after surface modification and radiolabeling with positron emitting radionuclides. Different metal ion chelators can be used to facilitate labeling of the radionuclides and as a prerequisite, optimized radiolabeling procedure is necessary to prevent nanoparticle aggregation and degradation. However, the effects of chelator modification on nanoparticle pharmacokinetic properties have not been well studied and currently no studies to date have compared the biological effects of the use of different chelators in the surface modification of nanoparticles.

Radiolabeled somatostatin receptor antagonists are preferable to agonists for in vivo peptide receptor targeting of tumors

Targeting neuroendocrine tumors expressing somatostatin receptor subtypes (sst) with radiolabeled somatostatin agonists is an established diagnostic and therapeutic approach in oncology. While agonists readily internalize into tumor cells, permitting accumulation of radioactivity, radiolabeled antagonists do not, and they have not been considered for tumor targeting. The macrocyclic chelator 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) was coupled to two potent somatostatin receptor-selective peptide antagonists [NH(2)-CO-c(DCys-Phe-Tyr-DAgl(8)(Me,2-naphthoyl)-Lys-Thr-Phe-Cys)-OH (sst(3)-ODN-8) and a sst(2)-selective antagonist (sst(2)-ANT)], for labeling with (111/nat)In. (111/nat)In-DOTA-sst(3)-ODN-8 and (111/nat)In-DOTA-[4-NO(2)-Phe-c(DCys-Tyr-DTrp-Lys-Thr-Cys)-DTyr-NH(2)] ((111/nat)In-DOTA-sst(2)-ANT) showed high sst(3)- and sst(2)-binding affinity, respectively. They did not trigger sst(3) or sst(2) internalization but prevented agonist-stimulated internalization. (111)In-DOTA-sst(3)-ODN-8 and (111)In-DOTA-sst(2)-ANT were injected intravenously into mice bearing sst(3)- and sst(2)-expressing tumors, and their biodistribution was monitored. In the sst(3)-expressing tumors, strong accumulation of (111)In-DOTA-sst(3)-ODN-8 was observed, peaking at 1 h with 60% injected radioactivity per gram of tissue and remaining at a high level for >72 h. Excess of sst(3)-ODN-8 blocked uptake. As a control, the potent agonist (111)In-DOTA-[1-Nal(3)]-octreotide, with strong sst(3)-binding and internalization properties showed a much lower and shorter-lasting uptake in sst(3)-expressing tumors. Similarly, (111)In-DOTA-sst(2)-ANT was injected into mice bearing sst(2)-expressing tumors. Tumor uptake was considerably higher than with the highly potent sst(2)-selective agonist (111)In-diethylenetriaminepentaacetic acid-[Tyr(3),Thr(8)]-octreotide ((111)In-DTPA-TATE). Scatchard plots showed that antagonists labeled many more sites than agonists. Somatostatin antagonist radiotracers therefore are preferable over agonists for the in vivo targeting of sst(3)- or sst(2)-expressing tumors. Antagonist radioligands for other peptide receptors need to be evaluated in nuclear oncology as a result of this paradigm shift.

Local targeting of malignant gliomas by the diffusible peptidic vector 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1-glutaric acid-4,7,10-triacetic acid-substance p

PURPOSE: Malignant glial brain tumors consistently overexpress neurokinin type 1 receptors. In classic seed-based brachytherapy, one to several rigid (125)I seeds are inserted, mainly for the treatment of small low-grade gliomas. The complex geometry of rapidly proliferating high-grade gliomas requires a diffusible system targeting tumor-associated surface structures to saturate the tumor, including its margins. EXPERIMENTAL DESIGN: We developed a new targeting vector by conjugating the chelator 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1-glutaric acid-4,7,10-triacetic acid to Arg(1) of substance P, generating a radiopharmaceutical with a molecular weight of 1,806 Da and an IC(50) of 0.88 +/- 0.34 nmol/L. Cell biological studies were done with glioblastoma cell lines. neurokinin type-1 receptor (NK1R) autoradiography was done with 58 tumor biopsies. For labeling, (90)Y was mostly used. To reduce the "cross-fire effect" in critically located tumors, (177)Lut and (213)Bi were used instead. In a pilot study, we assessed feasibility, biodistribution, and early and long-term toxicity following i.t. injection of radiolabeled 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1-glutaric acid-4,7,10-triacetic acid substance P in 14 glioblastoma and six glioma patients of WHO grades 2 to 3. RESULTS: Autoradiography disclosed overexpression of NK1R in 55 of 58 gliomas of WHO grades 2 to 4. Internalization of the peptidic vector was found to be specific. Clinically, the radiopharmeutical was distributed according to tumor geometry. Only transient toxicity was seen as symptomatic radiogenic edema in one patient (observation period, 7-66 months). Disease stabilization and/or improved neurologic status was observed in 13 of 20 patients. Secondary resection disclosed widespread radiation necrosis with improved demarcation. CONCLUSIONS: Targeted radiotherapy using diffusible peptidic vectors represents an innovative strategy for local control of malignant gliomas, which will be further assessed as a neoadjuvant approach.

Translocation of GPIb and Fc receptor gamma-chain to cytoskeleton in mucetin-activated platelets

Recent studies have implied that GPIb-IX-V as well as functioning as an adhesion receptor may also induce signaling to mediate binding of platelets to damaged vessel wall to prevent bleeding. Reorganization of the cytoskeleton and redistribution of platelet structural proteins and signaling molecules are thought to be important in this early activation process, though the molecular mechanisms remain to be fully defined. In this study, we have used mucetin, a snake venom lectin protein that activates platelets via GPIb, to study the redistribution of GPIb in platelets. In unstimulated platelets, a minor portion of GPIb localized to Triton-insoluble cytoskeleton fractions (TIC). This portion increased considerably after platelet activation by mucetin. We also find increased contents of the FcRgamma chain in TIC. Anti-GPIb antibodies, mocarhagin or cytochalasin D completely inhibited the cytoskeletal translocation. In addition, BAPTA-AM, a cytoplasmic calcium chelator, strongly inhibited this process. On the other hand, inhibitors of alphaIIbbeta3, PLCgamma, PKC, tyrosine kinases, ADP receptor, PI3-kinase or EDTA are effective in preventing GPIb relocation in convulxin- but not in mucetin-activated platelets. We propose that cytoskeletal translocation of GPIb is upstream of alphaIIbbeta3 activation and cross-linking of GPIb is sufficient to induce this event in mucetin-activated platelets.

Induction of tachyzoite egress from cells infected with the protozoan Neospora caninum by nitro- and bromo-thiazolides, a class of broad-spectrum anti-parasitic drugs

Neospora caninum represents an important pathogen causing stillbirth and abortion in cattle and neuromuscular disease in dogs. Nitazoxanide (NTZ) and its deacetylated metabolite tizoxanide (TIZ) are nitro-thiazolyl-salicylamide drugs with a broad-spectrum anti-parasitic activity in vitro and in vivo. In order to generate compounds potentially applicable in food and breeding animals, the nitro group was removed, and the thiazole-moiety was modified by other functional groups. We had shown earlier that replacement of the nitro-group by a bromo-moiety did not notably affect in vitro efficacy of the drugs against N. caninum. In this study we report on the characterization of two bromo-derivatives, namely Rm4822 and its de-acetylated putative metabolite Rm4847 in relation to the nitro-compounds NTZ and TIZ. IC(50) values for proliferation inhibition were 4.23 and 4.14 microM for NTZ and TIZ, and 14.75 and 13.68 microM for Rm4822 and Rm4847, respectively. Complete inhibition (IC(99)) was achieved at 19.52 and 22.38 microM for NTZ and TIZ, and 18.21 and 17.66 microM for Rm4822 and Rm4847, respectively. However, in order to exert a true parasiticidal effect in vitro, continuous culture of infected fibroblasts in the presence of the bromo-thiazolide Rm4847 was required for a period of 3 days, while the nitro-compound TIZ required 5 days continuous drug exposure. Both thiazolides induced rapid egress of N. caninum tachyzoites from their host cells, and egress was inhibited by the cell membrane permeable Ca(2+)-chelator BAPTA-AM. Host cell entry by N. caninum tachyzoites was inhibited by Rm4847 but not by TIZ. Upon release from their host cells, TIZ-treated parasites remained associated with the fibroblast monolayer, re-invaded neighboring host cells and resumed proliferation in the absence of the drug. In contrast, Rm4847 inhibited host cell invasion and respective treated tachyzoites did not proliferate further. This demonstrated that bromo- and nitro-thiazolides exhibit differential effects against the intracellular protozoan N. caninum and bromo-thiazolides could represent a valuable alternative to the nitro-thiazolyl-salicylamide drugs.

DOTA-PESIN, a DOTA-conjugated bombesin derivative designed for the imaging and targeted radionuclide treatment of bombesin receptor-positive tumours

PURPOSE: We aimed at designing and developing a novel bombesin analogue, DOTA-PEG(4)-BN(7-14) (DOTA-PESIN), with the goal of labelling it with (67/68)Ga and (177)Lu for diagnosis and radionuclide therapy of prostate and other human cancers overexpressing bombesin receptors. METHODS: The 8-amino acid peptide bombesin (7-14) was coupled to the macrocyclic chelator DOTA via the spacer 15-amino-4,7,10,13-tetraoxapentadecanoic acid (PEG(4)). The conjugate was complexed with Ga(III) and Lu(III) salts. The GRP receptor affinity and the bombesin receptor subtype profile were determined in human tumour specimens expressing the three bombesin receptor subtypes. Internalisation and efflux studies were performed with the human GRP receptor cell line PC-3. Xenografted nude mice were used for biodistribution. RESULTS: [Ga(III)/Lu(III)]-DOTA-PESIN showed good affinity to GRP and neuromedin B receptors but no affinity to BB3. [(67)Ga/(177)Lu]-DOTA-PESIN internalised rapidly into PC-3 cells whereas the efflux from PC-3 cells was relatively slow. In vivo experiments showed a high and specific tumour uptake and good retention of [(67)Ga/(177)Lu]-DOTA-PESIN. [(67)Ga/(177)Lu]-DOTA-PESIN highly accumulated in GRP receptor-expressing mouse pancreas. The uptake specificity was demonstrated by blocking tumour uptake and pancreas uptake. Fast clearance was found from blood and all non-target organs except the kidneys. High tumour-to-normal tissue ratios were achieved, which increased with time. PET imaging with [(68)Ga]-DOTA-PESIN was successful in visualising the tumour at 1 h post injection. Planar scintigraphic imaging showed that the (177)Lu-labelled peptide remained in the tumour even 3 days post injection. CONCLUSION: The newly designed ligands have high potential with regard to PET and SPECT imaging with (68/67)Ga and targeted radionuclide therapy with (177)Lu.