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Nuklearmedizinische Bildgebung

HerzkammerDie Kombination nuklearmedizinischer Verfahren wie PET und SPECT mit den radiologischen Bildgebungstechniken MRT und CT hat zu einem Umdenken im Verständnis der Charakterisierung von Tumorläsionen geführt und wirkt sich nachhaltig auf die individuelle Risikostratifizierung und damit auf Therapieselektion und -monitoring aus.

Die Nuklearmedizin besitzt seit jeher einen hohen Stellenwert im Management onkologischer, kardiologischer oder neuropsychiatrischer Patienten. Bildgebungstechniken wie die Single-Photonen-Emissions-Computertomografie (SPECT) oder die Positronen-Emissions-Tomografie (PET) ermöglichen die Visualisierung molekularer Prozesse zur Therapieselektion und -monitoring, aber auch zur Risikostratifizierung von Patienten. Die Verwendung von [18F]-markierter Glukose (FDG) als PET-Tracer der Wahl zur Darstellung und nicht invasiven Quantifizierung des Tumormetabolismus hat die Akzeptanz nuklearmedizinischer Untersuchungsmethoden weitreichend erhöht.
Insbesondere die Kombination nuklearmedizinischer Verfahren wie PET und SPECT mit den radiologischen Bildgebungstechniken MRT und CT hat zu einem Umdenken im Verständnis der Charakterisierung von Tumorläsionen beigetragen und wirkt sich nachhaltig auf die individuelle Risikostratifizierung von Patienten aus (siehe Abb. 1).

Abbildung
Abb. 1: PET/MRTs zweier Patienten mit primärem Prostatakarzinom in Korrelation zu den Ergebnissen der pathologischen Gewebsschnitte. Axiale Schnitte von MRT und PET plus fusioniertes PET/MRT-Bild, Histologie, dreidimensionale Rekonstruktion der fusionierten PET/MRT-Bilddatensätze (von li. nach re.)

Onkologie

Das mittlerweile am weitesten verbreitete Radiopharmakon FDG zur Visualisierung des Glukosemetabolismus wird nicht nur von Tumorzellen metabolisiert, sondern auch von Immunzellen, was v.a. die Charakterisierung von Tumoren im Rahmen des Therapiemonitorings erschwert. In der Folge wurden in den letzten Jahren zahlreiche Radiopharmaka entwickelt, die spezifischer an molekularen Zielstrukturen unterschiedlicher Tumore binden und damit ein höheres Potenzial aufweisen, das Ansprechen auf moderne medikamentöse Therapien vorherzusagen.
Eine Vielzahl rezenter Publikationen hat die Limitationen moderner individualisierter Diagnose- und Therapiekonzepte in Verbindung mit der Heterogenität von Tumoren aufgezeigt. Nicht nur innerhalb des Primärtumors, sondern auch im Vergleich zu einzelnen metastatischen Läsionen konnte eine hohe molekulargenetische Variabilität nachgewiesen werden, was die Validierung einzelner Biomarker zur Therapieselektion erschwert. Werden genetische Analysen ausschließlich anhand von einzelnen Tumorbiopsien durchgeführt, führt dies häufig zur Unterschätzung der Mutationslast und zur Selektion von Tumorzellen, welche nicht auf die Therapie ansprechen, was mittelbar das Tumorrediziv begünstigt. Zudem wird dadurch der Erfolg klinischer Phase-I- und –II-Studien beeinträchtigt, wenn die gesamte Tumorlast hinsichtlich molekularer Targets nicht ausreichend charakterisiert bzw. vermeintlich toxische Therapieeffekte nicht ausreichend berücksichtigt werden.
Funktionelle, bildgebende Verfahren wie SPECT oder PET könnten künftig Therapieentscheidungen und damit die Auswahl potenziell wirksamer Medikamente durch den Einsatz hochspezifischer Biomarker zur In-vivo-Charakterisierung der Tumorläsionen und ihrer Mikroumgebung entscheidend beeinflussen. Diese Techniken ermöglichen nicht invasive serielle Übersichtsaufnahmen des ganzen Körpers, sodass sämtliche Tumormanifestationen innerhalb eines Untersuchungsganges charakterisiert werden können, wodurch das systembiologische Verständnis des Tumorverhaltens gefördert wird.
Durch Selektion entsprechender Biomarker können Tumoreigeschaften wie Vaskularität, Durchblutung, Zelldichte, Metabolismus, Proliferation, Apoptose oder Hypoxie visualisiert und quantifiziert werden. Es ist ein erklärtes Ziel der nuklearmedizinischen Gesellschaften und insbesondere auch von Radiochemikern und -pharmazeuten, die Verfügbarkeit solcher Radiopharmaka zu erhöhen und deren Einsatz durch neue kleinere Teilchenbeschleuniger oder neuartige Kassettensysteme zur erleichtern. Zudem können neue Biomarker im experimentellen Umfeld an Zellkulturen bzw. im lebenden Kleintierorganismus erprobt werden. Hier stehen mit Mikro-SPECT oder -PET-Systemen exakt dieselben Methoden zur Verfügung, wie sie auch am Menschen eingesetzt werden, sodass im eigentlichen Wortsinn translationale Bildgebung vollzogen werden kann.

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