Myelin ist eine Schutzschicht, die sich um Nerven bildet, um sie zu isolieren und die Übertragung elektrischer Impulse zu beschleunigen. Demyelinisierung, der Verlust dieser Isolierschicht, trägt zu vielen neurologischen Erkrankungen bei, darunter Multiple Sklerose, Alzheimer-Krankheit, Schlaganfall und Demenz. Eine wirksame Technik zur Erkennung dieses potenziell reversiblen Zustands könnte die Diagnose von Hirnerkrankungen verbessern und die Überwachung möglicher Behandlungen ermöglichen. Derzeit können jedoch keine bildgebenden Tests eine Demyelinisierung genau identifizieren.
Um dieses Defizit zu beheben, haben Forscher des Gordon Center für medizinische Bildgebung am Massachusetts General Hospital und an der Harvard Medical School untersuchen den Einsatz eines neuartigen PET-Radiotracers – 18F-3-Fluor-4-aminopyridin (18F-3F4AP) – um demyelinisierte Läsionen im Gehirn abzubilden. Sie haben den Tracer nun erstmals am Menschen getestet und ihre Ergebnisse im veröffentlicht Europäische Zeitschrift für Nuklearmedizin und molekulare Bildgebung.
„Ein Bildgebungstool zu haben, das speziell auf die Demyelinisierung zugeschnitten ist, kann dazu beitragen, den Beitrag der Demyelinisierung zu verschiedenen Krankheiten besser zu verstehen und eine Krankheit oder das Ansprechen auf eine Therapie – zum Beispiel eine Remyelinisierungstherapie – besser zu überwachen“, sagt der Erstautor Pedro Brugarolas In einer Pressekonferenz.
18F-3F4AP ist eine radiofluorierte Version des Multiple-Sklerose-Medikaments 4-Aminopyridin. Der Tracer, der über passive Diffusion in das Gehirn gelangt, bindet auf ähnliche Weise wie das Medikament selbst an demyelinisierte Axone. Frühere Studien haben gezeigt, dass PET mit 18F-3F4AP kann Läsionen in einem Rattenmodell der Demyelinisierung erkennen und der Tracer verfügt über geeignete Eigenschaften für die Bildgebung des Gehirns von Rhesusaffen, was das Team dazu veranlasste, seinen Einsatz beim Menschen zu untersuchen.
Brugarolas und Kollegen führten PET-Scans bei vier gesunden Freiwilligen durch, nachdem ihnen 368 ± 17.9 MBq verabreicht worden waren 18F-3F4AP. Nach einem niedrig dosierten CT-Scan begannen sie unmittelbar nach der Tracer-Injektion mit der PET und zeichneten eine Reihe von Bildern in sieben Scannerbettpositionen auf, um den gesamten Körper abzudecken. Um die Tracer-Kinetik zu erfassen und die Bildqualität zu maximieren, betrug die anfängliche Scanzeit pro Position 1 Minute und erhöhte sich auf 2, 4 und 8 Minuten pro Position. Die gesamte PET-Aufnahme dauerte 4 Stunden.
Die resultierenden PET-Bilder und Zeit-Aktivitäts-Kurven (TACs) zeigten, dass sich der Tracer schnell im gesamten Körper, einschließlich des Gehirns, verteilte und schnell über die renale Ausscheidung ausgeschieden wurde. 8–14 Minuten nach der Injektion wurde die maximale Aktivität in Leber, Nieren, Harnblase, Milz, Magen und Gehirn beobachtet. Nach 22–28 Minuten war die höchste Aktivität in den Nieren, den Gallengängen und der Harnblase zu verzeichnen. Nach 60 Minuten war der Großteil der Aktivität aus den Organen ausgeschieden und hatte sich in der Harnblase angesammelt.
Das Team nutzte die integrierten TACs auch zur Durchführung der Dosimetrie. Die durchschnittliche effektive Dosis betrug 12.2 ± 2.2 µSv/MBq für die vier Teilnehmer, wobei keine Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Freiwilligen beobachtet wurden. Die Forscher stellen fest, dass diese wirksame Dosis deutlich niedriger ist als die aus Studien an nichtmenschlichen Primaten geschätzte (21.6 ± 0.6 µSv/MBq), was wahrscheinlich auf die schnellere Clearance bei Menschen als bei Rhesusaffen zurückzuführen ist. Diese Dosis war auch niedriger als bei anderen PET-Tracern, wie z 18F-FDG.
Wichtig ist, dass das Tracer- und Bildgebungsverfahren von allen Teilnehmern gut vertragen wurde und während des Scans keine unerwünschten Ereignisse auftraten. Es gab keine signifikanten Unterschiede in den Vitalfunktionen der Freiwilligen (Temperatur, Blutdruck und Sauerstoffsättigung) vor und nach dem Scan und keine signifikanten Veränderungen bei den Blutmetaboliten- und Elektrokardiogramm-Ergebnissen, die innerhalb von 30 Tagen vor und nach dem Scan ermittelt wurden.
PET-Tracer misst die Demyelinisierung bei Mäusen
Daraus schließen die Forscher 18F-3F4AP dringt leicht in das Gehirn ein und ist bei einer akzeptablen Strahlendosis für die Anwendung beim Menschen sicher. Sie schlagen vor, dass ihre Ergebnisse die Tür für weitere Studien öffnen, in denen die Fähigkeit des Tracers untersucht wird, demyelinisierte Läsionen in verschiedenen Patientengruppen zu erkennen.
Brugarolas erzählt Physik-Welt dass das Team derzeit zwei kleine klinische Studien mit dem neuen Tracer durchführt: um seinen Wert für zu untersuchen Bildgebung bei Multipler Sklerose; und um seinen Einsatz bei Patienten mit zu beurteilen traumatische Hirnverletzung, leichte kognitive Beeinträchtigung und Alzheimer-Krankheit.
