Obrazowanie 64Cu-DOTATATE-PET w kierunku neuroboreliozy z Lyme (DOTA-LYME)

Tło Obrazowanie neuroinfekcji jest dobrze udokumentowane, jednakże wiąże się z pewnymi ograniczeniami wynikającymi z heterogeniczności patogenów (1). Neuroborelioza z Lyme (LNB) jest infekcją przenoszoną przez kleszcze, wywoływaną przez kompleks Borrelia burgdorferi sensu lato (Bb) i jedną z najczęściej występujących infekcji bakteryjnych układu nerwowego (2). Ze względu na zmiany klimatyczne i środowiskowe w całej Europie zapadalność na choroby przenoszone przez kleszcze wzrasta(3), w Danii roczną zapadalność szacuje się na 3-4/100 000 (4, 5). U dorosłych objawia się głównie samoustępującym podostrym bolesnym zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych, limfocytowym zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych i/lub porażeniem nerwu czaszkowego (6, 7), objawy zajęcia OUN, takie jak ostre zapalenie mózgu i rdzenia kręgowego, są rzadkie (8). Uważa się, że z biegiem czasu większość przypadków zakażenia Bb ustępuje samoistnie (9, 10), jednakże antybiotyki przyspieszają ten proces, eliminując patogen i zmniejszając ryzyko rozsianej późnej infekcji i utrzymujących się objawów (11). Odpowiedź na antybiotyki może być powolna, ale większość pacjentów zgłasza wyraźną poprawę objawów po leczeniu (12), jednak pewien odsetek pacjentów zgłasza utrzymujące się objawy resztkowe, w tym zmęczenie, ból lub zaburzenia poznawcze, a badania sugerują, że późne rozpoznanie i obciążenie objawami w momencie rozpoczęcia leczenia zwiększa ryzyko wystąpienia tych objawów (2, 13).

Jeśli leczenie antybiotykami zostanie rozpoczęte możliwie jak najwcześniej, rokowanie LNB jest bardzo dobre, dlatego wczesne rozpoznanie i rozpoczęcie leczenia ma ogromne znaczenie.

Ponieważ do diagnozowania lub śledzenia LNB nie można zastosować żadnych markerów w osoczu, rozpoznanie LNB opiera się na objawach klinicznych w połączeniu z podwyższoną liczbą białych krwinek w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF) i wykryciem wewnątrzoponowego wytwarzania specyficznych przeciwciał Bb. Jednakże serologia Bb ma kilka wad w zakresie możliwości potwierdzenia aktywnej choroby i monitorowania aktywności choroby oraz odpowiedzi na leczenie antybiotykami. Przeciwciała Bb w płynie mózgowo-rdzeniowym są wykrywalne po raz pierwszy kilka tygodni po wystąpieniu neuroinfekcji i mogą utrzymywać się przez lata nawet po dobrym leczeniu choroby. Ponadto objawy mogą być niespecyficzne, ewoluować z biegiem czasu, a nawet naśladować inne choroby neurologiczne, co może skutkować błędną diagnozą, opóźnieniem diagnozy i gorszymi wynikami leczenia pacjenta. Niedawno w duńskim ogólnokrajowym prospektywnym badaniu kohortowym obejmującym 194 pacjentów z LNB włączonych w latach 2015–2018 podaliśmy, że mediana czasu trwania objawów neurologicznych przed pierwszym kontaktem ze szpitalem wynosiła 21 dni. Obecnie jedyną metodą monitorowania aktywności choroby – choć nie idealną – jest wykonanie ponownej nakłucia lędźwiowego, co jest zabiegiem inwazyjnym, nie zawsze możliwym i skutecznym oraz wiążącym się z ryzykiem wystąpienia bólu głowy po nakłuciu lędźwiowym, który rozwija się u 10-20% pacjentów.

Poprawa diagnostyki, najlepiej nieinwazyjnej, cieszy się zatem dużym zainteresowaniem, a nowe metody potwierdzania aktywności choroby i monitorowania efektów leczenia stanowią ważny obszar badań, który może promować przejście od leczenia empirycznego do medycyny personalizowanej z oczekiwaną poprawą wyników leczenia pacjenta.

Obrazowanie nieinwazyjne wydaje się oczywistym rozwiązaniem. Retrospektywnie zbadaliśmy wartość CT i MRI w diagnostyce LNB i nie stwierdziliśmy żadnej wartości tomografii komputerowej (CT) głowy i ograniczoną wartość obrazowania rezonansu magnetycznego (MRI) mózgu/kręgosłupa (16). Jeśli chodzi o zastosowanie pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), najczęściej stosowanym ligandem do obrazowania infekcji i stanów zapalnych jest znakowany radioaktywnie analog glukozy, fluoro-18-fluorodeoksyglukoza (18F-FDG)(17-19). Jednakże 18F-FDG ma główne ograniczenia, w tym niską specyficzność, ponieważ jest wychwytywany przez każdą komórkę o zwiększonym metabolizmie glukozy, w tym między innymi przez leukocyty, makrofagi, monocyty, limfocyty i komórki olbrzymie. Ponadto, ponieważ normalny mózg zużywa dużo glukozy, uzyskanie wystarczającego kontrastu w LNB jest trudne (niemożliwe), ponieważ stan zapalny dotyczy głównie opon mózgowo-rdzeniowych. Rzeczywiście, potwierdziliśmy na podstawie przypadków LNB, w których nie można było zastosować 18F-FDG-PET. Ze względu na te ograniczenia istnieje niezaspokojona potrzeba opracowania innych, bardziej specyficznych, ukierunkowanych radioligandów do poprawy obrazowania chorób zakaźnych, m.in. LNB i przylegająca odpowiedź zapalna.

Makrofagi są potencjalnym i obiecującym celem w diagnozowaniu bardziej specyficznych infekcji, w szczególności LNB. Makrofagi mają właściwości przeciwzapalne i wysoką aktywność fagocytarną i nie tylko biorą udział we wczesnej odpowiedzi immunologicznej, ale są obecne tak długo, jak infekcja jest aktywna. Aktywację makrofagów można monitorować za pomocą krążącego biomarkera rozpuszczalnego CD163. Wewnątrzoponowe zapalenie w LNB nie prowadzi do żadnych lub jedynie bardzo subtelnych, mierzalnych obwodowych zmian normalnych parametrów zakaźnych, nawet przy wysoce aktywnej, ale zlokalizowanej infekcji, jak w LNB. Ponieważ aktywowane makrofagi wykazują nadekspresję podtypu 2 receptora somatostatyny (sstr2), aktywność makrofagów można uwidocznić za pomocą obrazowania PET ukierunkowanego na sstr2 przy użyciu liganda 1,4,7,10-tetraazacyklododekan-N,N',N'',N''' kwas -tetraoctowy]-d-Phe1,Tyr3-oktreotan (DOTATATE). W Rigshospitalet, na którego czele stoi prof. Andreas Kjaer, współbadacz obecnego projektu, niedawno opracowaliśmy 64Cu-DOTATATE o fizycznym okresie półtrwania wynoszącym 12,7 godziny (w porównaniu z 1 godziną) i 4-krotnie lepszą teoretyczną (zakres pozytonów) rozdzielczością przestrzenną w porównaniu z istniejącym znakowanym 68Ga znaczniki. Te cechy są warunkiem wstępnym. W związku z tym w badaniu przedklinicznym stwierdziliśmy, że 64Cu-DOTATATE był w stanie nieinwazyjnie wykryć i monitorować boreliozę z Lyme w mysim modelu boreliozy z Lyme i że konieczne było opóźnienie obrazowania, później niż 3 godziny, a najlepiej 24 godziny po wstrzyknięciu. w celu uzyskania dobrego stosunku celu do tła na obrazach infekcji Bb.

U ludzi wykazaliśmy wcześniej, że 64Cu-DOTATATE-PET może wizualizować makrofagi in vivo w blaszkach miażdżycowych w tętnicach szyjnych przed endarterektomią. Analiza ekspresji genów na wyciętych plagach wykazała ścisłą korelację między ekspresją genu CD163 a wychwytem znacznika PET, potwierdzając, że rzeczywiście uwidoczniono makrofagi.

Do tego prospektywnego, obserwacyjnego badania kohortowego z zastosowaniem 64Cu-DOTATATE chcemy włączyć łącznie 50 pacjentów z klinicznym podejrzeniem LNB. Zbadamy wartość diagnostyczną 64Cu-DOTATATE-PET porównując pacjentów z podejrzeniem klinicznym i pacjentów z LNB zweryfikowanych w CSF z pacjentami z podejrzeniem klinicznym bez weryfikacji CSF. Chcielibyśmy ponadto zbadać, czy biomarkery sCD163, NfL i Tau mogą przyczynić się do diagnostyki LNB i czy 64Cu-DOTATATE PE/CT/MRI mają wartość prognostyczną, włączając wizytę kontrolną 6 miesięcy po leczeniu, porównując pacjentów z utrzymującymi się objawami na pacjentów bez utrzymujących się objawów. Stawiamy hipotezę, że informacje uzyskane z 64Cu-DOTATATE PET/CT/MRI oraz biomarkerów sCD163 i NfL mogą poprawić diagnostykę LNB. Stawiamy również hipotezę, że 64Cu-DOTATATE PET/CT/MRI będzie w stanie przyczynić się do obserwacji pacjentów, dodając informacje prognostyczne i ryzyko utrzymujących się objawów. Oczekuje się zatem, że zastosowanie 64Cu-DOTATATE PET/CT/MRI w diagnostyce LNB doprowadziłoby do bardziej precyzyjnej diagnozy i oceny ryzyka.