Vergleich von fluoreszenzbasierter Bildgebung und Volumen-CT und MRT für das Staging und Therapiemonitoring experimenteller Kolonkarzinome und Multipler Myelome
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des vorliegenden Projektes war der Vergleich von Fluoreszenz-basierter Bildgebung mit CT und MRT für das Staging und Therapiemonitoring experimenteller Kolonkarzinome und multipler Myelome. Da kein Modell für das multiple Myelom generiert werden konnte und sich die Etablierung eines geeigneten metastasierenen Karzinommodelles als schwieriger herausgestellt hatte, wurden die Bildgebungsmodalitäten zunächst bezüglich ihrer Sensitivität und Akkuratheit für die Bestimmung der Größen von fluoreszenten Subkutantumoren verglichen. Eine exakte, nicht-invasive Tumorgrößenbestimmung ist besonders im Hinblick auf Screeningverfahren im pharmazeutischen Bereich von großer Bedeutung, z.B. für das Tumorstaging oder bei der Ermittlung des Tumorwachstums oder von Therapieeffekten. Da häufig Messschieber zur schnellen Größenbestimmung bei Subkutantumoren eingesetzt werden, wurde auch dieses Verfahren in den Vergleich miteinbezogen. Bei dieser Studie stellten sich MRT und µCT als Verfahren mit der größten Akkuratheit heraus, während Messschieber und die planare, optische Reflexionsbildgebung die tatsächliche Größe überschätzen. Die in vivo Daten der Messschieber und der Fluoreszenzintensitäten zeigten eine gute Korrelation mit den in vivo MRT-Daten. Folglich eignet sich auch der Messschieber zur schnellen und groben Größenabschätzung und zur Generierung von Wachstumskurven, wenn man die tatsächlichen Größen nicht exakt berücksichtigen muss. Eine Größenabschätzung über die Fluoreszenzfläche ergibt allerdings keine verlässlichen Daten zur Tumorgröße oder zum Tumorwachstum. Eine Weiterentwicklung der optischen Reflexionsbildgebung stellt das tomographische Verfahren MEFT dar, welches eine dreidimensionale Rekonstruktion der Fluoreszenzverteilungen und damit eine Quantifizierung ermöglicht. Dieses Verfahren wurde im Teil I des Tandemantrages von Seiten des Mitantragstellers entwickelt und in Phantomen erfolgreich getestet. In dem vorliegenden Projekt wurde nun dieses Verfahren bezüglich seiner Akkuratheit für die Größenbestimmung fluoreszenter Subkutantumoren in vivo untersucht. Es stellte sich im Gegensatz zur planaren Reflexionsbildgebung als hoch akkurates tomographisches Verfahren zur Größenbestimmung der Tumoren heraus. Im Gegensatz zur herkömmlichen optischen Tomographie biete MEFT auch eine höhere räumliche Auflösung. Nach technischer Verfeinerung, z.B. einer Beschleunigung der Rekonstruktion, könnte dieses Verfahren auch für Screeningmethoden zur Detektion und Größenbestimmung oberflächlicher fluoreszenter Tumoren eingesetzt werden. Für die nicht-invasive Erfassung von Therapieeffekten werden Möglichkeiten der Apoptosebildgebung als vielversprechend diskutiert. In diesem Zusammenhang wurden im vorliegenden Projekt die Annexinbildgebung für die Erfassung frühere anti-angiogener Effekte untersucht. Dabei stellte sich allerdings heraus, dass sich Annexinbildgebung nicht eignet, wenn die Therapie einen starker Gefäßrückgang induziert, da infolge dessen ein effizienter Transport der Sonde oder des Tracers an den Zielort nicht mehr gewährleistet ist. Daher empfiehlt es sich, beim Einsatz von Apoptosebildgebung zur Erfassung von Therapieeffekten parallel die Vaskularisierung zu untersuchen. Im Laufe des Projektes wurde ein hochgradig aggressives Kolonmodell entwickelt, welches Metastasen in der Leber ausbildet. Dieses wird momentan eingesetzt, um Therapeutika zu testen. Trotz notwendiger Anpassungen des Arbeitsplans konnte die optische Kleintierbildgebung optimiert und eingehend mit anderen nicht-invasiven Modalitäten im Hinblick auf das Screening von Tumoren verglichen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Comparison of different imaging modalities for the accurate assessment of tumor growth. MOBI, Kloster Seeon 2010
Abou-Elkacem L, Barth S, Hoffman RM, Kiessling F, Lederle W
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Accuracy of Mesoscopic Epifluorescence Tomography for the Assessment of the Size of GFP/RFP-Fluorescent Tumors. EMIM Leiden 2011
Björn S, Abou-Elkacem L, Doleschel D, Ntziachristos V, Schulz R, Hoffman RM, Kiessling F, Lederle W
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Accurate size determination of fluorescent tumors by mesoscopic epifluorescence tomography. MOBI Göttingen 2011
Abou-Elkacem L, Björn S, Doleschel D, Ntziachristos V, Schulz R, Hoffman RM, Kiessling F, Lederle W
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Comparison of µCT, MRI and optical reflectance imaging for assessing the growth of GFP/RFP-expressing tumors. Anticancer Res. 2011 Sep;31(9):2907- 13
Abou-Elkacem L, Gremse F, Barth S, Hoffman RM, Kiessling F, Lederle W
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Failure of annexin-based apoptosis imaging in the assessment of antiangiogenic therapy effects. EJNMMI Res. 2011 Nov 17;1(1):26
Lederle W, Arns S, Rix A, Gremse F, Doleschel D, Schmaljohann J, Mottaghy FM, Kiessling F, Palmowski M
