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Abb. 1: Entwicklung der Bildgebung im Dreisäulenmodell über die letzten Jahrzehnte. Zunehmende Spezifität neuer Verfahren ermöglicht die genaue, nicht-invasive Charakterisierung von Pathologien.
Abb.:Courtesy Dr. med. Michel Eisenblätter, Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Abb. 2: Optische Bildgebung mit dem Makrophagen-spezifischen Kontrastmittel Anti-S100A9-Cy5.5 im Kollagen-induzierten Arthritismodell an der Maus 4 Stunden nach Injektion mit hochspezifischer Anreicherung in den betroffenen Gelenken an der vorderen und hinteren Extremität.

Abb.: Courtesy of Dr. med. Anikó Sztrókay, Klinikum der Universität München

Abb. 3: Funktionelle MRT (fMRT). Die Präsentation von niedrigkalorischen („unattraktiven“) Nahrungsmitteln führt zu einer nachweisbaren, jedoch mäßig ausgeprägten Aktivierung der Areale des Belohnungssystems. Im Gegensatz dazu kommt es zu einer deutlichen Aktivierungszunahme während der Darbietung hochkalorischer Reize insbesondere im orbitofrontalen Kortex (OFC) und der anterioren Insula (Ins). Zusätzlich findet sich im Vergleich eine bilaterale Aktivierung des Nucleus accumbens (NA). Der Kontrast zeigt darüber hinaus eine Hippocampusaktivierung (HC) links welche am ehesten einen Abruf positiver mit hochkalorischen Nahrungsmitteln verknüpfter Erinnerungen widerspiegelt.

Abb.: Courtesy of Dr. med. Michel Eisenblätter, Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Abb. 4: Erste klinische Anwendungen der optischen Bildgebung, hier am Beispiel einer Patientin mit Rheumatoider Arthritis nach ICG (Indocyaningrün) – Injektion mit deutlichen Zeichen der Hyperperfusion an den betroffenen Gelenken in einer frühe Perfusionsphase (40 s nach Injektion).

 
Radiologie 19. Dezember 2011

Funktionelle und Molekulare Bildgebung – Aktueller Stand

Kardiologie, Angiologie und Neurologie

Als systemischer Entzündungsprozess ist die Arteriosklerose charakterisiert durch die Entstehung von Plaques, Plaqueruptur und/oder Plaqueerosion, die zum Myokardinfarkt führen. Intravaskulärer Ultraschall, MRT und drei-dimensionaler Carotis-Ultraschall sind in der Lage, Plaques auf der Basis ihrer Morphologie und Zusammensetzung darzustellen, können aber nur bedingt die molekulare Typisierung bzw. zuverlässige Unterscheidung zwischen vulnerablen, rupturgefährdeten und stabilen Plaques erreichen. Die molekulare Bildgebung stellt nun in vielerlei Hinsicht eine wichtige komplementäre Säule der modernen präklinischen und klinischen Bildgebung dar (Abb. 1).

Kardiologie und Angiologie

Ein Fokus der kardiovaskulären molekularen Bildgebung liegt somit auf der Entwicklung bildgebender Verfahren, die in der Lage sind, die Vulnerabilität arteriosklerotischer Plaques genauer zu quantifizieren. Histologisch definiert ist das vulnerable Plaque als Fibroatherom mit dünner Kappe (< 65 Mikrometer), großem nekrotischen Fettkern (> 10 %), fehlendem Thrombus und einer ausgeprägten Infiltration der fibrösen Kappe durch Entzündungszellen, wie Makrophagen. Die Initiierung der Plaqueruptur wird mit Makrophagen in Verbindung gebracht, die durch eine vermehrte Freisetzung von Metalloproteinasen (MMPs) die Andauung der fibrösen Kappe maßgeblich beeinflussen. Auf Grund der entzündlichen Aktivität in rupturgefährdeten Plaques ist die Makrophagendichte in diesen gefährdeten Plaques höher als in stabilen Plaques, bei gleichzeitig verstärkter Expression von Membran-Glukosetransportern, die für die Aufnahme und Speicherung von 18F-FDG notwendig sind. Somit stellt die 18F-FDG-PET eine attraktive Strategie zur nicht-invasiven Charakterisierung von Plaques bezüglich ihrer Rupturgefährdung dar (1).

Erste Studien an tierexperimentellen Modellen der Arteriosklerose konnten zeigen, dass der 18F-FDG Glukose Uptake einer arteriosklerotischen Aorta 3,5 bis fünffach höher ist als der einer gesunden Aorta. In der Folge zeigten klinische Studien den Wert der 18F-FDG-PET bei Patienten mit Arteriosklerose in den Carotiden, den Aa. vertebralia, den Aa. femorales und den Aa. iliacae (2). Darüber hinaus konnte eine positive Korrelation zwischen der 18F-FDG-PET Aktivität und der Makrophagendichte in humanen Plaques nachgewiesen werden (3). Tahara et al. zeigten, dass die unter Statin-Therapie rückläufige und mittels 18F-FDG-PET quantifizierte Entzündungsreaktion von Plaques etwa neun Monate vorher nachweisbar war, als die ersten morphologischen Veränderungen der Plaquestruktur, die Hinweise auf eine rückläufige Entzündungsreaktion gegeben hätten (4). Dies zeigt, dass molekulare oder funktionelle Veränderungen den morphologischen Veränderungen häufig vorausgehen und somit eine deutlich höhere Sensitivität aufweisen. Derzeit stellen die Standardisierung der Untersuchungsprotokolle und der Auswertung schwierige Herausforderungen dar. Schlussendlich sind große prospektive Studien notwendig, um den Wert der 18F-FDG-PET als prädiktiven Parameter in der Vorhersage kardiovaskulärer Ereignisse einzuschätzen.

Auch die kontrastverstärkte MRT mit USPIO (ultra small particle iron oxides) kann für die Bildgebung entzündlicher Plaques genutzt werden. Nach intravenöser Injektion werden die Eisenoxide (USPIOs) von Makrophagen phagozytiert und akkumulieren mit einem Maximum von 24 bis 36 Stunden post injectionem in rupturierten bzw. Ruptur-gefährdeten Plaques (75 %), während stabile Plaques nur eine geringe Eisenoxid-Akkumulation zeigen (7 %) (5). In einer prospektiven klinischen Studie (ATHEROMA: Atorvastatin Therapy: Effects on Reduction of Macrophage Activity) konnte gezeigt werden, dass die MRT mit USPIOs geeignet ist, um longitudinal die Wirksamkeit von Atorvastatin auf die entzündliche Aktivität in Plaques zu analysieren (6). Eine Reduktion der USPIO-Aufnahme von Plaques konnte sechs Wochen nach Initiierung einer Atorvastatin-Hochdosistherapie (80 mg) nachgewiesen werden, während therapieinduzierte Änderungen der Plaquemorphologie erst nach Monaten nachweisbar waren.

In der nah-infraroten Fluoreszenzbildgebung untersuchten Deguchi und Kollegen aktivierbare fluoreszierende Tracer in Mausmodellen der Arteriosklerose, die spezifisch für Cysteinproteasen oder Metalloproteasen sind, deren Überexpression eng mit einer Plaqueruptur assoziiert ist und somit vulnerable Plaques identifizieren sollen (7). Eisenblätter et al. gelang es inflammatorische Makrophagen mit dem Makrophagen-spezifischen Kontrastmittel Anti-S100A9-Cy5.5 in einem Arthritismodell der Maus zu markieren und mit Hilfe der Fluoreszenzbildgebung darzustellen (Abb. 2). Dieser methodische Ansatz könnte auch zur Darstellung reaktiv eingewanderter Makrophagen im vulnerablen Plaque genutzt werden. Weitere viel versprechende bildgebende Verfahren zur Charakterisierung vulnerabler Plaques umfassen z. B. alpha v beta-spezifische-spezifische MRT-Nanopartikel zur Darstellung Plaque-assoziierter Angiogenese (8) und 18F-markierte vascular cell adhesion molecule-1-spezifische Peptide zur Markierung von aktiviertem Endothel bei entzündlicher Arteriosklerose (9).

In den vergangenen Jahren wurde die myokardiale Stammzelltherapie als innovatives Therapieverfahren zur Minimierung des myokardialen Schadens nach Ischämie intensiv untersucht, vor allem mit dem Ziel einer Verbesserung der Herzfunktion. Die meisten präklinischen Studien zeigten, dass die Implantation verschiedener Zelltypen (Myoblasten, Knochenmarksstammzellen, mesenchymale Stammzellen, zirkulierende Progenitorzellen, kardiale Stammzellen) in ischämisches oder infarziertes Myokard positive therapeutische Ergebnisse hatte, einschließlich eines protrahierten, bzw. teils reversiblen myokardialen Remodelling, einer reduzierten Infarktgröße und einer verbesserten linksventrikulären systolischen Herzfunktion (10, 11). Obwohl der genaue Mechanismus noch nicht entschlüsselt ist, erscheint eine Assoziation mit einer regionalen, parakrinen Sekretion von Wachstumsfaktoren durch die implantierten Zellen zur Stimulation von Angiogenese und Rekrutierung von Stammzellen wahrscheinlich (10, 11). Entgegen diesen viel versprechenden experimentellen Ergebnissen zeigte eine größere, randomisierte klinische Phase-II-Studie unter Verwendung von Knochenmarksstammzellen am Menschen heterogene Ergebnisse. Eine Metaanalyse von Studien zur Untersuchung der Effekte intrakoronarer Knochenmarksstammzell-Infusionen bei akutem Myokardinfarkt ergab lediglich marginale Erfolge mit einer Verbesserung der linksventrikulären Pumpfunktion von drei bis vier Prozent (12). Die molekulare Bildgebung kann hier genutzt werden, um die Diskrepanz zwischen den Ergebnissen experimenteller und klinischer Studienerfolge zur myokardialen Stammzelltherapie zu untersuchen.

Die molekulare Stammzellbildgebung bietet einzigartige Einsichten in den Wirkmechanismus der Zellen sowie ihre therapeutische Effizienz. Der ideale molekulare Stammzellmarker für die molekulare Bildgebung sollte verschiedene Kriterien erfüllen. Der Marker sollte

  1. nur bei erhaltener Vitalität der Zelle sichtbar sein (Spezifität)
  2. ein ausreichend starkes Signal für die jeweilige bildgebende Modalität emittieren (Sensitivität)
  3. die Zellfunktion so wenig wie möglich beeinflussen (Zytotoxizität) sowie
  4. eine niedrige systemische Toxizität aufweisen.

Unabhängig von der bildgebenden Modalität werden im Wesentlichen zwei Verfahren zur Stammzellbildgebung unterschieden. Einerseits die Markierung der Stammzellen mit Kontrastmitteln, die entweder an die Zelloberfläche binden oder in die Zelle über Diffusion, Endozytose oder aktiven Transport (z. B. 18F-FDG, Eisenoxide) aufgenommen werden. Andererseits die Transfektion der Stammzellen mit einem so genannten Reportergen, das entweder einen Membrantransporter exprimiert, der exogen applizierte Tracer selektiv internalisiert (z. B. Natrium-Iodid-Symporter) (13), für ein intrazelluläres Enzym kodiert, das mit exogen applizierten Tracern interagiert (z. B. HSV-1-Thymidinkinase) (14), für ein intrazelluläres Speicherprotein, das aktiv endogene kontrastgebende Metabolite akkumuliert (z. B. Ferritin für Eisen) (15) oder für einen Rezeptor in der Zellmembran kodiert, an den exogen applizierte Tracer spezifisch binden (z. B. Dopamin-Typ-2-Rezeptor) (16). Klinisch wurden bisher die meisten Studien zum Tracking von Stammzellen mit Radionuklid-basierten Techniken durchgeführt, hauptsächlich auf Grund der bereits existierenden klinischen Erfahrung zur Markierung anderer Zellpopulationen mit PET/SPECT (z. B. 111In-Oxin-markierter Leukozyten zur Infektionsdiagnostik) sowie eines exzellenten systemischen Toxizitätsprofils mit geringer Morbidität/Mortalität und tolerablerer Strahlenbelastung (17–19).

Neurologie

Die oben diskutierte Identifikation und Charakterisierung vulnerabler Plaques, die als sogenannte lesions-at-risk eine hohe Wahrscheinlichkeit besitzen, ein vaskuläres Ereignis zu verursachen, ist unter anderem für die Prävention von Schlaganfällen von großer Bedeutung. Die Thrombusbildung nach Ruptur eines instabilen arteriosklerotischen Plaque gefolgt von einem arteriellen Verschluss stellt die führende Ursache für Schlaganfälle dar (20). Studien der vergangenen Jahre konnten zeigen, dass viele Schlaganfälle gerade durch die Ruptur von als nicht-hämodynamisch relevant klassifizierten Plaques mit einem Stenosegrad von mehr als 50 Prozent verursacht werden. Dies verdeutlicht die dringliche Notwendigkeit einer Risikostratifizierung der Plaques gemäß ihrer Rupturwahrscheinlichkeit (21). Die Größe und Morphologie der Plaques sind nur teilweise dazu geeignet, um die Vulnerabilität von Plaques zu bestimmen. Neben den schon diskutierten Methoden zur Darstellung der Plaque-Vulnerabilität eröffnet auch die fluoreszensbasierte optische Bildgebung Perspektiven, um die molekularen Vorgänge innerhalb eines Plaque bildgebend darzustellen und somit stabile von instabilen Plaques mit erhöhtem Rupturrisiko zuverlässig zu unterscheiden.

Bei der optischen Bildgebung ist die Fluoreszenzbildgebung von der Biolumineszenzbildgebung zu unterscheiden. Bei der Fluoreszenzbildgebung penetriert Licht (Laser) das Gewebe von außen, regt ein exogen appliziertes Reportermolekül in vivo an und verursacht die Emission niedrigenergetischer Lichtwellen, die durch eine dedizierte CCD (charged-coupled device) Kamera registriert werden. Bei der Biolumineszenzbildgebung wird hingegen Licht durch eine enzymatische, zellgebunde Reaktion emittiert. Am gängigsten ist die Glühwürmchen-Luziferase, die D-Luciferin mittels ATP (Adenosin-tri-Phosphat) und Sauerstoff oxidiert. Die resultierende Emission von grün-gelbem Licht (575 nm) kann genutzt werden, um nach einer Injektion von D-Luziferin in vivo Luziferase-exprimierende Zellen mit einer CCD Kamera darzustellen (22). Im Gegensatz zur Fluoreszenzbildgebung hat die Biolumineszenzbildgegung in vivo kein nennenswertes Hintergrundsignal. Aufgrund der geringen Eindringtiefe von Licht in Gewebe, der starken Photonenstreuung und der Notwendigkeit zur Transfektion der darzustellenden Zellen erscheint die Translation beider Verfahren in die breite klinische Anwendung noch in der Zukunft zu liegen.

Die Absorption fluoreszierenden Lichts betrifft vor allem Wellenlängen unter 600 nm sowie über 800 nm, und wird vor allem durch Wasser und Hämoglobin verursacht. Vorteile der Fluoreszenzbildgebung als molekulare Bildgebungsmodalität umfassen eine pikomolare Sensitivität für verwendete Tracer, das Fehlen einer ionisierenden Strahlung, sowie verhältnismäßig niedrige Kosten. Die relativ geringe Eindringtiefe durch das Gewebe stellt momentan das Hauptproblem dieser Technologie dar. Die Abschwächung des Lichts ist im nah-infraroten Bereich (NIR, 700–900 nm) am niedrigsten, da die Absorption der ausgesendeten Photonen durch Hämoglobin, Fett und Wasser in diesem Spektrum am geringsten ist, bei gleichzeitig geringer Gewebe-Autofluoreszenz. Dies führt zu einer verbesserten Sensitivität der fluoreszierenden NIR-Tracer gegenüber dem Hintergrundrauschen (23). Die Entwicklung optischer Tomographiesysteme sowie Fluoreszenz-sensitiver intravaskulärer Kathetersysteme dienen vor allem der Lösung der derzeit bestehenden Hauptlimitation der optischen Fluoreszenzbildgebung, nämlich der eingeschränkten Eindringtiefe.

Charakteristische Eigenschaften des vulnerablen, arteriosklerotischen Plaques sind – wie bereits erwähnt – die Akkumulation von Entzündungszellen innerhalb des Plaque, die Bildung eines großen Fettkerns sowie die Ausdünnung der fibrösen Kappe (24). Akkumulierte Makrophagen im Schulterbereich der fibrösen Kappe sezernieren proteolytische Enzyme, wie Cathepsine und Matrix-Metalloproteinasen (MMPs), welche die extrazelluläre Matrix degradieren und entscheidend zur Ruptur der fibrösen Kappe eines vulnerablen Plaques beitragen (25). Somit kann die Aktivität inflammatorischer Proteasen innerhalb eines Plaque als wesentliches Charakteristikum der Plaquevulnerabilität betrachtet werden. Papaspyridonos et al. konnten zeigen, dass im Vergleich zu stabilen Plaques die Expression der inflammatorischen Proteasen CatB, Cathepsin S und MMP-9 in instabilen Plaques deutlich erhöht (26). So wurden verschiedene Proteasen-sensitive NIRF-Tracer für die molekulare Fluoreszenzbildgebung entwickelt, die sich bei Injektion optisch-stumm verhalten und ihre Fluoreszenzaktivität erst nach enzymspezifischer Aktivierung im instabilen Plaque entfalten (7, 27). In verschiedenen tierexperimentellen Studien konnte bereits gezeigt werden, dass mit diesen dedizierten, fluoreszierenden Tracern die Proteaseaktivität in vulnerablen Plaques in vivo und ex vivo in Atheromen der Aorta und Carotis von ApoE knock-out Mäusen sensitiv darzustellen ist (7, 27). Weitere molekulare Imaging Biomarker, welche die Plaquevulnerabilität widerspiegeln könnten, sind z. B. Integrine für die Darstellung der Angiogenese (28) in Plaques, sowie Annexine für die Bildgebung der Apoptose (29).

Die Risikostratifizierung von Patienten mit Schlaganfall zur Lysetherapie bei arteriellem Verschluss spielt vor dem Hintergrund des Hämorrhagierisikos für die individuelle Therapieentscheidung beim akuten Schlaganfall eine wichtige Rolle. Da bekannt ist, dass die Resistenz gegen die Lysetherapie beim akuten Schlaganfall ein multifaktorielles pathophysiologisches Geschehen ist (30, 31), wurden verschiedene, für die Thrombolyse zentrale Enzyme mit Hilfe der molekularen Fluoreszenzbildgebung untersucht. Jaffer et al. untersuchten einen molekularen Fluoreszenstracer zur Aktivitätsbestimmung des Faktor XIII (FXIIIa) Enzyms, einer thrombinaktivierten Transglutaminase, die physiologisch der Stabilisierung von Thromben über das Crosslinking von Fibrin dient. Der optische FXIII-Tracer besteht aus nah-infraroten Fluorochromen sowie einer Peptidsequenz, die spezifisch vom koagulierenden FXIII-Enzym als sein Substrat erkannt wird. Der FXIII-Tracer kann zur Altersbestimmung von Thromben und somit zur Indikationsstellung einer thrombolytischen Therapie genutzt werden. In einer tierexperimentellen Studie an Mäusen mit Eisenchlorid-induzierten Thromben in der A. femoralis zeigten Jaffer et al., dass die Signalintensität des FXIII-assoziierten Fluoreszenzsignals proportional zum Alter der Thromben war (32). Innovative molekulare Bildgebungsverfahren, wie die optische Bildgebung, könnten somit genutzt werden, um die Stratifizierung und das Monitoring neuer molekularer Therapien zu optimieren.

Auch in der neurologischen molekularen Bildgebung findet die MRT vielfältige Anwendung. So konnten bei Patienten mit Dystonie mit der MRT Spektroskopie bei der regionalen Quantifizierung cerebraler Neurotransmitter signifikant erniedrigte Spiegel des inhibitorischen Neurotransmitters GABA (gamma-amino Buttersäure) im motorischen Cortex sowie im kontralateral der betroffenen Hand gelegenen Nucleus lenticularis gemessen werden (33). Die funktionelle MRT (fMRT) verzichtet, basierend auf der BOLD (blood oxygenation level dependent) Technik, auf die intravasale Applikation Gadolinium- oder eisenhaltiger Kontrastmittel und nutzt den endogenen Kontrast des de-oxygenierten Hämoglobins. So konnte mit der fMRT gezeigt werden, dass es bei fokalen Dystonien, in der Abhängigkeit der entsprechenden Subgruppe, durch die Ausübung triggernder Stimuli zu einer Aktivierung des primär sensorischen Cortex und des motorischen Cortex, des akzessorischen motorischen Cortex, der Basalganglien, des Thalamus und des Cerebellums kam, während nicht triggernde Stimuli zu einer Aktivitätserniedrigung in den entsprechenden Hirnregionen führte (34–36).

Auf anderem Gebiet findet die fMRT Anwendung in der Darstellung der regionalen Hirnaktivität vor und während äußerer Reize (z. B. visuelle, olfaktorische, akustische Reize). Dabei können Reize über verschiedene externe Stimuli ausgelöst werden. So ergab beispielsweise eine Studie von Bassareo et al. erste Hinweise darauf, dass Nahrungsmittel analog zu Suchtstoffen das mesolimbische Belohnungssystem aktivieren und zu einer kurzfristigen Erhöhung der Dopaminkonzentration im Nucleus accumbens (NAC) führen (37). Studien von Wang et al. zeigten außerdem, dass durch bildgebende Verfahren wie der fMRT die Untersuchung von Nahrungsmitteleffekten auf dieses System auf funktionell-neuronaler Ebene dargestellt werden können (38). So aktiviert beispielsweise der Konsum von Schokolade das Striatum mit dem NAC als Empfänger dopaminerger Projektionen (39). Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass bei adipösen Menschen allein durch visuelle Präsentation hochkalorischer Nahrungsreize (Abb. 3) eine Aktivierung von Arealen im Zusammenhang mit dem Belohnungssystem (Striatum, NAC) des menschlichen Gehirns ausgelöst wird (40).

Bei der Charakterisierung neurodegenerativer Erkrankungen wurden mit der Entwicklung neuer PET Tracer in den letzten Jahren wegweisende Ergebnisse erzielt, mit großem Potential zur kurzfristigen klinischen Translation. So zeigten Villemagne et al. in einer Studie mit 109 Teilnehmern mit verschiedenen dementiellen und nicht-dementiellen, neurodegenerativen Erkrankungen, dass der neuentwickelte, an -Amyloid bindende PET-Tracer 18F-Florbetaben (18F-BAY94-9172) zuverlässig die -Amyloid Ablagerung im menschlichen Gehirn darstellen kann und somit zur frühen Diagnose und Differentialdiagnose der Alzheimer Erkrankung und zur Unterscheidung von anderen neurodegenerativen Erkrankungen beitragen kann (41). Darüber hinaus könnten weiterführende, longitudinale Studien mit 18F-Flubetaben helfen, den quantitativen Zusammenhang zwischen -Amyloid Ablagerungen und kognitiver Einschränkung von Alzheimer Patienten zu untersuchen, sowie diesen als wichtigen prädiktiven und therapeutischen Biomarker zu etablieren.

Schlussfolgerung

Die multimodale funktionelle und molekulare Bildgebung brachte in den vergangenen Jahren ein umfangreiches Repertoire an Modalitäten und Biomarkern hervor, deren Einsatz auf experimenteller Ebene untersucht wird. Die Umsetzung in die Klinik hängt vor allem davon ab, ob die Techniken im Vorfeld für die humane Anwendung validiert werden können und ob Sicherheitsbedenken für die menschliche Gesundheit bei der Implementierung neuer Kontrastmittel, Tracer oder Reportergenen bestehen. Radionuklid-basierte Techniken (PET) dürften kurzfristig am aussichtsreichsten für eine klinische Umsetzung sein, da die Tracer (z. B. 18FDG) bereits routinemäßig am Menschen verwendet werden und bei verschiedenen Fragestellungen neue Applikationen finden. In Abhängigkeit der klinischen Sicherheit und Zulassung spezifischer Gadolinium- und Eisen-basierter Kontrastmittel, scheinen die Perspektiven der MRT-basierten molekularen Bildgebung (mMRT) ebenfalls Erfolg versprechend zu sein. Die mMRT hat die Perspektive, das klinisch vielfältigste bildgebende Verfahren zu werden, das bei hoher räumlicher Auflösung gleichzeitig in der Lage ist, anatomische, funktionelle und molekulare Informationen in einem Untersuchungsgang bereitzustellen. Langfristig bieten die optische Bildgebung, die molekulare CT und der molekulare Ultraschall interessante Entwicklungsmöglichkeiten in unterschiedlichen Anwendungsgebieten, insbesondere auf dem Gebiet der Onkologie, Kardiologie und Neurologie (Abb. 4).

Die Bedeutung der molekularen Bildgebung in der Medizin für Diagnose und Therapie nimmt auch mit der rasanten Weiterentwicklung der Grundlagenfächer, wie der Molekularbiologie, der Pharmazie und der Humangenetik, weiter zu und stellt schon in den nächsten Jahren erhebliche Anforderungen an Struktur und Adaptationsfähigkeit der bildgebenden Fächer Radiologie und Nuklearmedizin. Hierfür werden multidisziplinäre Teams gebraucht, die unter Einbeziehung der Radiologie und Nuklearmedizin, Molekularbiologie, Physik, Chemie und Informatik den Klinikern umfassende diagnostische Aussagen liefern können.

 

Der erste Teil dieser Arbeit mit den Grundlagen der molekularen Bildgebung und der Anwendung in Onkologie und Theragnostics erschien in wiener klinisches MAGAZIN 5/2011.

1 Stary HC et al. A definition of the intima of human arteries and of its atherosclerosis-prone regions. A report from the Committee on Vascular Lesions of the Council on Arteriosclerosis, American Heart Association. Circulation, 1992. 85(1): p. 391–405

2 Rudd JH, Davies JR, Weissberg PL. Imaging of atherosclerosis – can we predict plaque rupture? Trends Cardiovasc Med, 2005. 15(1): p. 17–24

3 Tawakol A et al. In vivo 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography imaging provides a noninvasive measure of carotid plaque inflammation in patients. J Am Coll Cardiol, 2006. 48(9): p. 1818–24

4 Tahara N et al. Simvastatin attenuates plaque inflammation: evaluation by fluorodeoxyglucose positron emission tomography. J Am Coll Cardiol, 2006. 48(9): p. 1825–31

5 Kooi ME et al. Accumulation of ultrasmall superparamagnetic particles of iron oxide in human atherosclerotic plaques can be detected by in vivo magnetic resonance imaging. Circulation, 2003. 107(19): p. 2453–8

6 Trivedi RA et al. In vivo detection of macrophages in human carotid atheroma: temporal dependence of ultrasmall superparamagnetic particles of iron oxide-enhanced MRI. Stroke, 2004. 35(7): p. 1631–5

7 Deguchi JO et al. Inflammation in atherosclerosis: visualizing matrix metalloproteinase action in macrophages in vivo. Circulation, 2006. 114(1): p. 55–62

8 Winter PM et al. Endothelial alpha(v)beta3 integrin-targeted fumagillin nanoparticles inhibit angiogenesis in atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2006. 26(9): p. 2103–9

9 Briley-Saebo KC et al. Targeted molecular probes for imaging atherosclerotic lesions with magnetic resonance using antibodies that recognize oxidation-specific epitopes. Circulation, 2008. 117(25): p. 3206–15

10 Hansson EM, Lindsay ME, Chien KR. Regeneration next: toward heart stem cell therapeutics. Cell Stem Cell, 2009. 5(4): p. 364–77

11 Segers VF, Lee RT. Stem-cell therapy for cardiac disease. Nature, 2008. 451(7181): p. 937–42

12 Lipinski MJ et al. Impact of intracoronary cell therapy on left ventricular function in the setting of acute myocardial infarction: a collaborative systematic review and meta-analysis of controlled clinical trials. J Am Coll Cardiol, 2007. 50(18): p. 1761–7

13 Terrovitis J et al. Ectopic expression of the sodium-iodide symporter enables imaging of transplanted cardiac stem cells in vivo by single-photon emission computed tomography or positron emission tomography. J Am Coll Cardiol, 2008. 52(20): p. 1652–60

14 Wu JC et al. Molecular imaging of cardiac cell transplantation in living animals using optical bioluminescence and positron emission tomography. Circulation, 2003. 108(11): p. 1302–5

15 Liu J et al. Noninvasive monitoring of embryonic stem cells in vivo with MRI transgene reporter. Tissue Eng Part C Methods, 2009. 15(4): p. 739–47

16 Chen IY et al. Micro-positron emission tomography imaging of cardiac gene expression in rats using bicistronic adenoviral vector-mediated gene delivery. Circulation, 2004. 109(11): p. 1415–20

17 Hofmann M et al. Monitoring of bone marrow cell homing into the inarcted human myocardium. Circulation, 2005. 111(17): p. 2198–202

18 Karpov RS et al. Autologous mononuclear bone marrow cells during reparative regeneratrion after acute myocardial infarction. Bull Exp Biol Med, 2005. 140(5): p. 640–3

19 Kang WJ et al. Tissue distribution of 18F-FDG-labeled peripheral hematopoietic stem cells after intracoronary administration in patients with myocardial infarction. J Nucl Med, 2006. 47(8): p. 1295–301

20 Brott T, Bogousslavsky J. Treatment of acute ischemic stroke. N Engl J Med, 2000. 343(10): p. 710–22

21 Virmani R et al. Vulnerable plaque: the pathology of unstable coronary lesions. J Interv Cardiol, 2002. 15(6): p. 439–46

22 Terai T, Nagano T. Fluorescent probes for bioimaging applications. Curr Opin Chem Biol, 2008. 12(5): p. 515–21

23 Jaffer FA, Libby P, Weissleder R. Optical and multimodality molecular imaging: insights into atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2009. 29(7): p. 1017–24

24 Aikawa M, Libby P. The vulnerable atherosclerotic plaque: pathogenesis and therapeutic approach. Cardiovasc Pathol, 2004. 13(3): p. 125–38

25 Virmani R et al. Pathology of the vulnerable plaque. J Am Coll Cardiol, 2006. 47(8 Suppl): p. C13–8

26 Papaspyridonos M et al. Novel candidate genes in unstable areas of human atherosclerotic plaques. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2006. 26(8): p. 1837–44

27 Chen J et al. In vivo imaging of proteolytic activity in atherosclerosis. Circulation, 2002. 105(23): p. 2766–71

28 Winter PM et al. Molecular imaging of angiogenesis in early-stage atherosclerosis with alpha(v)beta3-integrin-targeted nanoparticles. Circulation, 2003. 108(18): p. 2270–4

29 Sarai M et al. Broad and specific caspase inhibitor-induced acute repression of apoptosis in atherosclerotic lesions evaluated by radiolabeled annexin A5 imaging. J Am Coll Cardiol, 2007. 50(24): p. 2305–12

30 Zhu Y, Carmeliet P, Fay WP. Plasminogen activator inhibitor-1 is a major determinant of arterial thrombolysis resistance. Circulation, 1999. 99(23): p. 3050–5

31 Stassen JM, Arnout J, Deckmyn H. The hemostatic system. Curr Med Chem, 2004. 11(17): p. 2245–60

32 Jaffer FA et al. Molecular imaging of factor XIIIa activity in thrombosis using a novel, near-infrared fluorescent contrast agent that covalently links to thrombi. Circulation, 2004. 110(2): p. 170–6

33 Levy LM, Hallett M. Impaired brain GABA in focal dystonia. Ann Neurol, 2002. 51(1): p. 93–101

34 Schmidt KE et al. Striatal activation during blepharospasm revealed by fMRI. Neurology, 2003. 60(11): p. 1738–43

35 de Vries PM et al. Changed patterns of cerebral activation related to clinically normal hand movement in cervical dystonia. Clin Neurol Neurosurg, 2008. 110(2): p. 120–8

36 Peller M et al. The basal ganglia are hyperactive during the discrimination of tactile stimuli in writer’s cramp. Brain, 2006. 129(Pt 10): p. 2697–708

37 Bassareo V, Di Chiara G. Modulation of feeding-induced activation of mesolimbic dopamine transmission by appetitive stimuli and its relation to motivational state. Eur J Neurosci, 1999. 11(12): p. 4389–97

38 Wang GJ et al. Brain dopamine and obesity. Lancet, 2001. 357(9253): p. 354–7

39 Small DM et al. Changes in brain activity related to eating chocolate: from pleasure to aversion. Brain, 2001. 124(Pt 9): p. 1720–33

40 Stoeckel LE et al. Widespread reward-system activation in obese women in response to pictures of high-calorie foods. Neuroimage, 2008. 41(2): p. 636–47

41 Villemagne VL et al. Amyloid Imaging with 18F-Florbetaben in Alzheimer Disease and Other Dementias. J Nucl Med, 2011. 52(8): p. 1210–7

42 Sourbron S et al. Quantification of cerebral blood flow, cerebral blood volume, and blood-brain-barrier leakage with DCE-MRI. Magn Reson Med, 2009. 62(1): p. 205–17

C. C. Cyran1, C. Rist1, Ph. M. Paprottka1, M. Ingrisch1, D. A. Clevert1, A. Haug2, M. F. Reiser1, K. Nikolaou1, Wiener Klinisches Magazin 6/2011

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