Mitä gallium-kemia tuo PETdiagnostiikkaan?
Professori Aapo Ahonen
HUSLAB, Kliinisen fysiologian ja isotooppilääketieteen
vastuualue
Meilahden sairaalan isotooppilaboratorio
Isotooppipäivät Kotkassa 7.5.2010
Jäsentely
Tausta
Missä mennään
Tilanne HYKS:ssä
Pääindikaatiot NET Ga-68 DOTA-johdannaiset
(uusi EANM:n menetelmäohjeistus)
Tuloksia
Muita mahdollisuuksia
Uhkakuvia
Tulevaisuus
Mitä kaikkea voi kuvata Ga-68:lla
• Kelaatit DTPA ja DOTA mahdollistaa peptidien ja vasta-aineiden
kuvantamisen. 68Ga-DOTATOC (T½=68 min.) lisäksi tarjolla 64CuTETA-OC (T½=12 h) 18F-DOPA (T½=110min.)
• Pääindikaatio somatostatiinireseptorien kuvantaminen
neuroendokriinisissä tuumoreissa
• Tulehdusmuutosten kuvantaminen; VAP, tulehdussolut, verisuonten
plakit
• Muita peptidejä;
gastrin-releasing peptide (GRP), Bombesin, prostata-ja rintasyöpä
glucagon-like peptidi-1 (GLP-1), insulinoma, gastrinoma,
pheoshromocytoma
cholecystokinin-2 (CCK2), medullaarinen kilpirauhassyöpä,
pienisoluinen keuhkosyöpä, astrocytoma
integrin-targeting peptides, tuumoriangioneogeneesi (arginine-glycineaspartic acid peptide, RGD)
Are radiogallium-labelled DOTA-conjugated somatostatin
analogues superior to those labelled with other radiometals?
P. Antunes &M. Ginj & H. Zhang & B. Waser &
R. P. Baum & J. C. Reubi & H. Maecke
Eur J Nucl Med Mol Imaging (2007) 34:982–993
68Ga-DOTATOC
68Ga3+
• t1/2 =68 minuuttia
• hajoaminen:
1,90 MeV β+ 89 %
1,08 MeV γ
3,2 %
• kemia kuten raudalla
• saadaan 68Ge/68Ga-generaattorista
ultrapuhtaaseen veteen valmistetussa
0,1 M HCl:ssa
•
68Ge
t1/2 =271 vrk
• nimellisaktiivisuus 30 mCi (1,11 GBq)
68Ga-DOTATOC
DOTATOC
• DOTA= kelaattori
• TOC= Tyr3-oktreotidi
• DOTATOC on peptidi ja
synteesin lähtöaine
• saatavana GMP-tasoisena
• sitoutuu
somatostatiinireseptoreihin
2 (ja 5)
Tilat ja laitteet
• Synteesilaitteena on Modular
Lab, jossa on eräkohtainen
synteesin kulun seuranta ja
tietojen tallennus
• Synteesilaite sijoitetaan
lyijysuojattuun isolaattoriin,
jonka puhtausluokka on A
• Isolaattori sijoitetaan
puhdastilaan, jossa myös
solumerkkaukset tehdään
• Solumerkkaukseen käytettävää
laminaarivirtauskaappia
käytetään synteesien
esivalmisteluihin
– Mm. steriilien osien kokoaminen ja
reagenssien valmistaminen
Neuroendokriiniset tuumorit
voivat saada alkunsa
• GI-kanavasta (karsinoidikasvaimet,
gastrinooma)
• haimasta (gastrinooma, glukagonooma,
vipooma, somatostatinooma, insulinooma)
• sympaattisesta hermostosta
(neuroblastooma, ganglioneuroblastooma,
ganglioneuroma, paragangliooma)
• lisämunuaisytimestä (feokromosytooma)
• karotissolmukkeesta (kemodektooma)
• kilpirauhasen C-soluista (medullaar.
kilpirauhas-ca)
• joistakin muista ihon, keuhkojen, hermoston
tai urogenitaalielimistön soluista
Procedure Guidelines For PET/CT Tumour Imaging with 68GaDOTA conjugated peptides: 68Ga-DOTA-TOC, 68Ga-DOTA-NOC,
68Ga-DOTA-TATE, 2010 Virgolini et al (lausuntokierroksella)
Tumours, with high expression of receptors
· Gastro-entero-pancreatic tumours (GEP) (e.g.: carcinoids, gastrinoma,
insulinoma, glucagonoma, VIPoma, etc.), functioning and non
functioning
· Sympatho-adrenal system tumours (phaeochromocytoma,
paraganglioma, neuroblastoma and ganglioneuroma)
· Medullary thyroid carcinoma
· Pituitary adenoma
· Merkel cell carcinoma
· Small cell lung cancer
Procedure Guidelines For PET/CT Tumour Imaging with 68GaDOTA conjugated peptides……..
Tumours with low expression of receptors
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Breast carcinoma
Melanoma
Lymphomas
Prostate carcinoma
Non-small cell lung cancer
Sarcomas
Renal cell carcinoma
Differentiated thyroid carcinoma
Astrocytoma
Meningioma
Procedure Guidelines Imaging with 68Ga-DOTA conjugated peptides…..
PET/TT Ga-68 DOTA-peptidikuvantaminen,
Indikaatiot neuroendokriinisissä tuumoreissa
• Primäärituumorin paikantaminen ja metastaasien etsiminen
(staging)
• NET-potilaiden seuranta (restaging)
• Somatostatiinireseptorien status (potilaat, joilla reseptoreita,
hyötyvät todennäköisemmin oktreotidihoidosta)
• Potilasvalinta SST-reseptori radioisotooppihoitoon
(metastaattinen tauti, ei kirurgisesti hoidettavissa)
• Hoitoresponssin arviointi (kirurginen hoito, säde- ja
kemoterapia sekä SST-reseptori-radioisotooppihoito)
68Ga-DOTA-Tyr3-Octreotide PET in Neuroendocrine Tumors:
Comparison with Somatostatin Receptor Scintigraphy and CT
Michael Gabriel1, Clemens Decristoforo1, Dorota Kendler1et al., J Nucl Med 2007; 48:508–518
Ga-68-DOTA-TOC, Bone scanning, F-18-Na-fluoride
Michael Gabriel1, Clemens Decristoforo1, Dorota Kendler1et al., J Nucl Med 2007; 48:508–518
•
Figure 1. A. Pre-operative
assessment in a 54-year-old
female with metastatic
neuroendocrine tumour to the
liver confirmed on CT.
•
B: Successive coronal sections
from Indium-111-octreotide
scan showing patchy liver with
few lesions.
•
C: Maximum intensity image
(MIP) from a Gallium-68octreotate PET scan of the
same patient showing much
more lesions in the liver
compared to CT and Indium111-octreotide as well as
multiple soft tissue and bony
lesions in the vertebrae, base of
the skull and right humerus
(arms extended above head).
The patient was treated with
radionuclide therapy instead of
surgery.
A Comparison of 68Ga-DOTATATE and 18F-FDG PET/CT
in Pulmonary Neuroendocrine Tumors
Irfan Kayani1, Brendon G. Conry1 et al., J Nucl Med 2009; 50:1927–1932
A Comparison of 68Ga-DOTATATE and 18F-FDG
PET/CT in Pulmonary Neuroendocrine Tumors……
Results: All typical carcinoids showed high uptake of 68GaDOTATATE [SUVmax] ≥ 8.2, but 4 of 11 showed negative or minimal
18F-FDG uptake (SUVmax =1.7–2.9). All tumors of higher grade
showed high uptake of 18F-FDG (SUVmax ≥11.7), but 3 of 5 showed
only minimal accumulation of 68Ga-DOTATATE.
Neither case of diffuse idiopathic pulmonary neuroendocrine cell
hyperplasia showed uptake of 68Ga-DOTATATE or 18F-FDG.
Typical carcinoids showed significantly higher uptake of 68GaDOTATATE and significantly less uptake of 18F-FDG than did tumors
of higher grade.
There was no instance of false positive uptake of 68Ga-DOTATATE,
but there were 3 sites of 18F-FDG uptake secondary to inflammation.
68Ga-DOTATATE was superior to 18F-FDG in discriminating
endobronchial tumor from distal collapsed lung (P = 0.02).
Comparison between 68Ga-DOTA-NOC and 18F-DOPA PET
for the detection of gastro-entero-pancreatic and lung neuroendocrine tumours
Valentina Ambrosini et al., Eur J Nucl Med Mol Imaging (2008) 35:1431–1438
Table 2 Number of lesions detected by the different imaging
Modalities
Lesion site
68Ga-DOTA-NOC PET 18F-DOPA PET
Lymph nodes
Liver
Lung
Bone
25
40
6
10
21
22
2
10
CT–US
23
34
10
5
Comparison between
68Ga-DOTA-NOC and
18F-DOPA PET
for the detection of gastroentero-pancreatic and lung
neuro-endocrine tumours
Valentina Ambrosini et al., Eur J
Nucl Med Mol Imaging (2008)
35:1431–1438
Theranostics;
Somatostatiinireseptorimerkkiaine sekä
diagnostiikassa että hoidossa
Martijn van Essen et al, Acta Oncologica, 2007; 46: 723-734
Ga-68 tulehduskuvantaminen
• Ga-68 sitraatti/kloridi
kertymämekanismi sama kuin Ga-67:llä, miksi Ga-68 kertyy kuitenkin jo vajaassa
tunnissa infektioalueelle? Sitoutuu transferriiniin, leukosyytteihin, bakteereihin,
lactoferriiniin ja bakteerien sideroforeihin
• VAP-1
vaskulaarinen adheesiomolekyyli endoteelisolujen pinnalla, ekspressoituu
tulehduksen yhteydessä, välittää valkosolujen liikennettä, adhesiivisien
ominaisuuksien lisäksi entsyymiominaisuuksia
• SSAO
amiinioksidaasi-entsyymi, entsyymireaktiossa amiini hajoitetaan aldehydiksi, jolloin
sivutuotteena vapautuu vetyperoksidia ja ammoniakkia
• Sideroforit
A. fumigatus siderophores desferri-triacetylfusarine C ( TAFC)
Fataaliset infektiot immunosupressiivisilla potilailla (invasive pulmonary
aspergillosis, IPA)
Maximun intensity projection image
of a 68Ga citrate PET in a patient
affected by inflamatory bowel
disease. Dose 130MBq, uptake time
90 min, acquisition 4 min per bed
position. Note the increased and
physiological vascular activity and
the increased uptake in the
descending
colon, consistent with a site of
inflammation confirmed after
surgery.
Rizzello et al., Nucl Med Comm
2010
68Ga-Siderophores for PET Imaging of Invasive Pulmonary Aspergillosis: Proof
of Principle
Milos Petrik1, Hubertus Haas2, Georg Dobrozemsky1 et al J Nucl Med 2010; 51:639–645
Peptide Receptor Imaging and Therapy*
Dik Kwekkeboom, Eric P. Krenning, and Marion de Jong
J Nucl Med 2000; 41:1704–1713
FIGURE 8. Lateral (A)
anterior and posterior views of head (B)
and thorax (C)
24 h after injection in
patient with sarcoidosis.
There is typical pattern of uptake,
resembling gallium scan, with
uptake in salivary and lacrimal glands
and nose, and in chest
mediastinal and bihilar pathology is
seen.
2008 SNM Highlights Lecture
Henry N. Wagner J
Nucl Med 2009; 49:15N-34N
Kasvutekijä Her 2 -kuvaus, eläin-PET ja rintasyöpäpotilas
B Zhao et al JNM 2009: 50: 239-249
In Vivo Delivery of Antisense MORF Oligomer
by MORF/Carrier Streptavidin Nanoparticles
Yi Wang,1,* Xinrong Liu,1 Kayoko Nakamura,2 Ling Chen,1 Mary Rusckowski,1 and Donald J. Hnatowich1,2
CANCER BIOTHERAPY AND RADIOPHARMACEUTICALS Volume 24, Number 5, 2009
Tulevaisuuden näkymiä
• Radiokemia - isotooppilääketieteen kehitys on suurelta osilta
kiinni uusista radiosynteeseistä
• Yksilöllisesti määritelty diagnostiikka ja hoito
(reseptoristatuksen mukaan cocktails?)
• Theranostics: Spesifisessä kuvauksessa käytetään
samaa kuin terapiassa, esim. Ga-68-DOTATOC sekä Lu-177DOTATATE, ß-probe operaatioissa
• Nanoteknologia: Nanojohtimia tultaneen todennäköisesti
hyödyntämään lääketieteellisissä implanteissa,
(radioisotooppi)hoidoissa,diagnostiikassa
• Bifunktionaaliset PET/MRI-yhdisteet
• PET/Fluores.optiset kuvausaineet
• Geenikuvaukset (Proteomiikka, Genomiikka)
• Sairaaloihin Ge/Ga-generaattorit kuten nykyään Tc99mgeneraattorit? Ehkä joskus ”kittivalmisteita” Ga-68:lle kuten
nykyään Tc99m:lle