Hypoxie-Bildgebung mit 18F FAZA. Prognostische Auswirkungen bei Gebärmutterhalskrebs

Einführung

Es hat sich gezeigt, dass Tumorhypoxie ein prognostischer Faktor für das lokale Fortschreiten und die Prognose verschiedener Krebsarten beim Menschen ist (1–4), einschließlich des Gebärmutterhalskarzinoms (5). Die Sauerstoffverteilung innerhalb eines Tumors kann zum weniger vaskularisierten Zentrum des Tumors hin abnehmen (6, 7).

Hypoxie ist ein wichtiger Faktor bei vielen pathologischen Prozessen, einschließlich der Tumorbildung, wo sie mit Resistenz gegen Strahlentherapie, malignem Fortschreiten und Metastasierung in Verbindung gebracht wird. Obwohl Hypoxie sowohl für Krebs als auch für normale Zellen toxisch ist, unterliegen Krebszellen genetischen und adaptiven Veränderungen, die es ihnen ermöglichen, in einer hypoxischen Umgebung zu überleben und sich sogar zu vermehren. Diese Prozesse tragen zum malignen Phänotyp und zum aggressiven Tumorverhalten bei.

Hypoxie wirkt sich negativ auf die Krebsbehandlung aus (8). Die Strahlentherapie ist eine wichtige Behandlungsmethode für fortgeschrittene Zervixkarzinome und erfordert freie Sauerstoffradikale, um Zielzellen zu zerstören. Es wurde festgestellt, dass Zellen in hypoxischen Bereichen resistent gegen den strahleninduzierten Zelltod sind (9). Der Goldstandard zur Messung der Hypoxie in Tumoren ist die invasive Technik der Verwendung computergestützter sauerstoffempfindlicher Elektroden. Diese Methode ist umständlich und teuer und hat sich nicht zu einem allgemeinen klinischen Instrument zur Hypoxiemessung entwickelt (10, 11).

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) wird zu einer interessanten und vielversprechenden Diagnosemethode für die Hypoxie-Bildgebung in Tumorgewebe. Zu diesem Zweck wurden mehrere Tracer entwickelt und Fluoromisonidazol (18FMISO) ist der am ausführlichsten sowohl bei Menschen als auch bei Tieren untersuchte Hypoxie-Tracer (12-15). Frühere Ergebnisse zur Bildgebung von Hypoxie mittels FMISO zeigten die regionale Verteilung der Tumorhypoxie, ausgedrückt als fraktioniertes Hypoxievolumen (16). Seine größten Nachteile liegen jedoch in seiner langsamen Clearance-Kinetik und seiner hohen Lipophilie.

18Ffluorazomycinarabinofuranosid (18FAZA) wurde kürzlich synthetisiert und als Hypoxie-Tracer bei verschiedenen tumortragenden Mäusen mittels PET und Autoradiographie mit vielversprechenden Ergebnissen eingeführt. (17). 18FAZA zeigte im Vergleich zu 18F-MISO bei Tieren auch eine überlegene Biokinetik (18). Die Sicherheit und Durchführbarkeit von FAZA wurde kürzlich bei 10 Patienten mit fortgeschrittenem Plattenepithelkarzinom im Kopf-Hals-Bereich untersucht. Die Autoren dieser Studie kamen zu dem Schluss, dass die PET-Bildgebung mit FAZA bei Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren sicher und machbar zu sein scheint. (19).

Ziel der Studie

Ziel dieser Studie ist die Visualisierung des tumorhypoxischen Gewebes, der möglichen quantitativen Veränderungen und des biologischen Verhaltens von Zervixkarzinomen (Primär- und/oder Lymphknoten) vor, während und nach der Radiochemotherapie mit dem neuartigen Hypoxie-PET-Tracer 18FAZA.

Materialen und Methoden

Patienten

In die vorliegende Studie werden 25 Patienten mit Zervixkarzinom (T2Nx oder TxN1) eingeschlossen. Zusätzlich zum routinemäßigen prätherapeutischen Staging des Gebärmutterhalskrebses wird vor, während der geplanten Radio-/Chemotherapie (kurz vor der Brachytherapie) und 3 Monate nach der Therapie eine 18FAZA-PET durchgeführt.

Synthese und Qualitätskontrolle 18FAZA (Forschungszentrum Seibersdorf)

18FMISO wird wie zuvor beschrieben synthetisiert (20). Die Synthese von 18F-FAZA wird wie folgt durchgeführt (21): 5 mg des Vorläufers 1-(2,3-Diacetyl-5-tosyl-a-D-arabinofuranosyl)-2-nitroimidazol in 1 ml Dimethylsulfoxid wurden mit umgesetzt die Mischung aus azeotrop getrocknetem 18F-Fluorid, 15 mg Kryptofix 2.2.2. (Merck) und 3,5 mg K2CO3 bei 100 °C für 5 Minuten. Nach der Hydrolyse mit 1 ml 0,1 N NaOH (2 Min., 30 °C) wurden 0,5 ml 0,4 N NaH2PO4 zur Neutralisierung zugegeben. Das Produkt wurde zuerst mit einer Aluminiumoxidkartusche (Alu N Light; Waters) und dann mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) (Phenomenex Nucleosil C18; Ethanol/NaH2PO4-Puffer (5:95); Fluss 4 ml/min; Detektion ultraviolett (320 nm)) gereinigt ), Na(Tl)). Das Produkt wurde am Ende des Strahls in radiochemischen Ausbeuten von 20,7 % ± 3,5 % (n=12) erhalten. Nach einstündiger Bestrahlung bei 35 µA werden 9,1 ± 1,4 GBq (n=8) 18FFAZA isoliert.

[18F]FAZA-PET-Bildgebung

Patienten

Die 18FFAZA-Bildgebung wird bei allen Patienten nach nächtlichem Fasten mit einem speziellen Vollring-PET-Scanner (Advance, General Electric Medical Systems, Milwaukee, WI) durchgeführt. Die Patienten werden nach der Verabreichung der Aktivität (dynamischer Scan) und 2 Stunden danach (statischer Scan) gescannt. Für jede Bildaufnahme wird ein 10-minütiger Transmissionsscan durchgeführt. Alle Bilder werden im 3D-Modus mit einer Matrix von 128x128 aufgenommen. Der dynamische Scan (Becken) beginnt mit der intravenösen Verabreichung von 370 MBq 18FFAZA. In der ersten Stunde werden 21 Bilder erfasst (6 Bilder 20 Sekunden, 6 Bilder 30 Sekunden, 2 Bilder 150 Sekunden, 4 Bilder 300 Sekunden, 3 Bilder 600 Sekunden). Zwei Stunden nach der Anwendung wird ein 10-minütiger statischer Scan (Becken + Bauch) durchgeführt. Die Bilder werden mithilfe eines iterativen Algorithmus (OSEM) rekonstruiert. Zusätzlich zur visuellen Interpretation der erfassten Bilder wird eine semiquantitative Analyse durchgeführt, indem Regionen von Interesse (ROIs) im Tumorgewebe (Primär- und Lymphknoten) gezeichnet werden. Für diese ROIs werden sowohl ein standardisierter Aufnahmewert (SUV) als auch Verhältnisse zu normalem Gewebe (Muskel) berechnet.

Blutprobe

Gleichzeitig mit den FAZA-PET-Scans wird eine Blutprobe (10 ml) zur Messung der Proteinkonzentrationen (VEGF, Osteopontin, PAI) entnommen. Insgesamt werden von jedem Patienten 30 ml Blut entnommen.

Strahlenbelastung

Die geschätzte Strahlenbelastung für die 18FFAZA-Untersuchung (370 MBq) beträgt etwa 12 mSv (entspricht einer CT-Untersuchung des Thorax).

Risiken, Nebenwirkungen, Toxizität

Die mit Fluor-18(18F) markierte Verbindung wird durch nukleophile Substitution eines Tosylat-Vorläufers mit trägerfreiem 18F-Fluorid in einer spezifischen Aktivität von > 74 MBq/nmol erhalten. Die Verabreichung von 370 MBq 18F-FAZA entspricht daher einer Verbindung von < 5 nmol und hat keine pharmakologische oder toxikologische Wirkung. Ähnliche Radiopharmazeutika wie 18FMISO zeigten bei ihrer klinischen Anwendung beim Menschen keine Nebenwirkungen (22).

Einschließlich Kriterien für Patienten

Erstdiagnose eines histologisch gesicherten Gebärmutterhalskrebses FIGO im Stadium IB2 bis IVA. Behandlungsabsicht mit dem Ziel der Heilung. Alter < 80 Jahre. Keine vorherige Standard- oder radikale Hysterektomie

Ausschlusskriterien für Patienten

Schwangerschaft, Stillzeit, Patienten, die nicht in der Lage sind, eine Stunde lang bewegungslos zu liegen.

Palliative Behandlung, rezidivierende Erkrankung, neoadjuvante Chemotherapie, andere vorbestehende maligne Erkrankungen, Alter > 80 Jahre,

Statistiken (SUVs)

Die Ergebnisse werden als Median (Bereich) angegeben. Der t-Test wird zum Vergleich der Gruppen verwendet und ein p-Wert <0,05 gilt als signifikant.

„Median SUV“: steht für den Median der maximalen SUVs bestimmter Interessenregionen (ROI).