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1   Einleitung

4.1  Affinität und Spezifität von Radiopeptiden

 

Gemäß Abbildung 1.5 versteht man unter der Affinität eines Liganden – zum  Beispiel eines Peptides – für einen bestimmten Rezeptor die Stärke der Bindung  zwischen  ʺSchlüsselʺ  (Peptid)  und  ʺSchlossʺ  (Rezeptor).  Diejenige  durch  kompetitive  Bindungsstudien  ermittelte  Konzentration  an  unmarkiertem  Liganden,  welche  eine  fünfzigprozentige  Verdrängung  eines  radioaktiv  markierten Testliganden  vom zu  untersuchenden Rezeptor  bewirkt,  wird  als   IC50(50%  inhibitory  concentration)‐Wert  bezeichnet.  Der  IC50‐Wert  beschreibt  demnach die Affinität eines Liganden für einen bestimmten Rezeptortyp. Die  Bestimmung  von  Peptidaufnahmen  durch  CCK‐Rezeptor  positive  Organe  ermöglicht  qualitative  Affinitätsvergleiche  verschiedener  Radiopeptide.  Die  Peptidaufnahmen  verschiedener  Gewebe  werden  dabei  als    massekorrigierte  prozentuale  Aufnahmen  der  initial  applizierten  Gesamtradioaktivitäten  angegeben (%A0/g). Unter der Spezifität eines Radiopeptides für einen bestimmten  Rezeptor versteht man die Eigenschaft des Peptides, diesen Rezeptor selektiv  gegenüber anderen vorhandenen Rezeptoren zu binden. Ein ideales Radiopeptid  sollte in diesem Zusammenhang – je nach zu diagnostizierendem Gewebe – eine  möglichst  hohe  Affinität  und  Spezifität  für  den  CCK1‐  bzw.  CCK2/Gastrin‐

Rezeptor aufweisen. So kann durch den Einsatz eines hochaffinen Radiopeptides  das Risiko einer kompetitiven Verdrängung des Peptides vom Rezeptor durch  körpereigene Rezeptor‐Liganden gering gehalten werden und damit eine stabile  Bindung zwischen Peptid und Rezeptor erreicht werden. Dies ist die Grundlage  für  die  Residualisierung  eines  Radiometalls  –  d.h.  die  lysosomale  Retention  radioaktiv  markierter  Peptidmetaboliten  in  der  Zielzelle  (siehe  Kapitel  4.2).43  Durch Verwendung eines hochspezifischen Radiopeptides wird verhindert, dass es  beim Vorliegen eines Tumors mit Expression eines der beiden CCK‐Rezeptoren zu  einer Anreicherung von Radioaktivität in gesundem, nicht zu diagnostizierendem  Gewebe kommt, welches den jeweils anderen CCK‐Rezeptortyp präsentiert. So ist  zur  Diagnostik  des  CCK2/Gastrin‐Rezeptor  exprimierenden  medullären  Schilddrüsenkarzinoms  ein  rein  für  diesen  Rezeptortyp  spezifisches  Peptid  erforderlich,  da  ein  Verlust  an  Spezifität  für  diesen  CCK‐Rezeptortyp  mit  Ausweitung des Peptidbindungsspektrums auf den CCK1‐Rezeptortyp oder sogar 

andere  Peptidrezeptoren  neben  einer  unerwünschten  radioaktiven  Belastung  gesunden Gewebes zu falsch positiven Ergebnissen bzw. zu einer unerwünschten  hohen  Hintergrundanreicherung  des  Radiopeptides  im  Rahmen  einer  Tumorlokalisationsdiagnostik führen würde. Bei Verwendung eines Liganden mit  Affinität  für  beide  CCK‐Rezeptortypen  käme  es  in  diesem  Fall  neben  der  erwünschten  radioaktiven  Markierung  der  CCK2/Gastrin‐Rezeptor  positiven  Tumorzellen zu einer gleichzeitigen Markierung von CCK1‐Rezeptor‐positiven  pankreatischen  Azinuszellen  und  Zellen  der  Gallenblasenmuskulatur  (siehe  Tabelle 1.2). 

Bereits  Ende  der  neunziger  Jahre  an  CCK‐Analoga  durchgeführte  Bindungsstudien konnten IC50‐Werte von radioaktiv markierten DTPA‐Peptiden  für  den  CCK2/Gastrin‐Rezeptor  im  nanomolaren  Bereich  demonstrieren. 

Insbesondere unter der Annahme der Residualisierung kann somit von einer  ausreichenden Rezeptoraffinität der hier untersuchten Radiopeptide ausgegangen  werden. Reubi und Mitarbeiter konnten für keines der von ihnen untersuchten  nicht‐sulfatierten  CCK‐Analoga  eine  nennenswerte  Spezifität  für  den  CCK1‐

Rezeptor nachweisen. Eine CCK2/Gastrin‐Rezeptor Spezifität hingegen – obgleich  nur  mit  niedriger  Affinität  einhergehend  –  wurde  für  alle  untersuchten  Radiopeptide beschrieben.146 Das von Behr et al. bereits klinisch erprobte 111In‐

DTPA‐Minigastrin22  ist  ebenfalls  als  ein  für  den  CCK2/Gastrin‐Rezeptor  spezifischer Agonist anzusehen. 

Mit Hilfe der Bioverteilungsstudien der Radiopeptide im Tiermodell konnte die  Verteilung  des  jeweiligen  Peptides  auf  die  einzelnen  untersuchten  Organe  festgestellt  werden.  Die  im  Rahmen  dieser  Arbeit  gewonnenen  hohen  Radiopeptidaufnahmen durch das Pankreas und den Magen speziell bei den  sulfatierten CCK‐Oktapeptiden zeigen, dass anhand von Bioverteilungsstudien  eine spezifische Rezeptorbesetzung durch die eingesetzten Peptide nachgewiesen  werden kann. 

Es  konnte  gezeigt  werden,  dass  die  Einführung  einer  bzw.  zweier  negativ  geladener Sulfat‐Seitengruppen am Tyrosin der Oktapeptide CCK8 und Cionin  (siehe Abbildungen 1.1 und 1.2) eine Ausweitung deren Bindungsspektrums auf  den CCK1‐Rezeptortyp zur Folge hat – zu sehen an den hohen spezifischen  Aufnahmen  der  beiden  sulfatierten  Radiopeptide  durch  das  CCK1‐Rezeptor‐

positive Pankreas (siehe Kapitel 3.2.8 und 3.2.11 sowie Abbildung 3.3.8). Die  Abbildungen 4.1 und 4.2 verdeutlichen zusammenfassend die Auswirkung der  Tyrosyl‐Sulfatierung  auf  die  CCK1‐Rezeptor‐Affinität  von  CCK‐Oktapeptiden  anhand des Vergleichs der Pankreasclearances der im Rahmen dieser  Arbeit  durchgeführten Bioverteilungsstudien (Abbildung 4.1) und anhand der um die  unspezifisch  hämatogen  anfallende  Radioaktivität  korrigierten  Pankreas/Blut‐

Verhältnisse  (Abbildung  4.2).  Die  Einführung  von  Sulfat‐Seitengruppen  am  Tyrosin beim CCK8 und  beim  Cionin bewirkte eine deutliche Zunahme der  CCK1‐Rezeptor‐Affinität.  Die  Abbildungen  4.3  und  4.4  veranschaulichen  die  ebenfalls erhöhte Aufnahme der erwähnten sulfatierten Radiopeptide durch den  CCK2/Gastrin‐Rezeptor positiven  Magen.  Dies  ist  als eine  Affinitätserhöhung  sulfatierter CCK‐Oktapeptide für den CCK2/Gastrin‐Rezeptor aufzufassen. 

                                 

   

                                   

 

 

Abbildung 4.1  Auswirkung der Tyrosyl‐Sulfatierung auf die Spezifität des CCK1‐Rezeptors. Vergleich  der Pankreasclearances der sulfatierten und nicht‐sulfatierten CCK‐Oktapeptide CCK8  (a) und Cionin (b). Die Aufnahme der beiden Radiopeptide durch das CCK1‐Rezeptor‐

positive Pankreas wird durch deren Sulfatierung deutlich erhöht. Angabe der jeweiligen  Mittelwerte, Fehlerbalken = Standardabweichungen, Statistik siehe Kapitel 2.12. 

Pankreasclearance, sCCK8 vs CCK8

Zeit (h)

0 5 10 15 20 25

%A0/g

0 5 10 15

sCCK8 CCK8

p < 0,001

Pankreasclearance, sCionin vs Cionin

Zeit (h)

0 5 10 15 20 25

%A0/g

0 5 10 15 20 25 30

sCionin Cionin

p < 0,001

                                  

       

                                 

 

 

Abbildung 4.2  Vergleich der Pankreas/Blut‐Verhältnisse der sulfatierten und nicht‐sulfatierten CCK‐

Oktapeptide  CCK8  (a) und Cionin (b).    Angabe  der  Verhältnisse der  jeweiligen  Mittelwerte. 

Pankreas/Blut-Verhältnisse, sCCK8 vs CCK8

Zeit (h)

0 5 10 15 20 25

0 50 100 150 200

sCCK8 CCK8

Pankreas/Blut-Verhältnisse, sCionin vs Cionin

Zeit (h)

0 5 10 15 20 25

0 50 100 150 200 250

sCionin Cionin

                                 

 

                               

 

 

 

Abbildung 4.3  Auswirkung der Tyrosyl‐Sulfatierung auf die Spezifität des CCK2/Gastrin‐Rezeptors. 

Vergleich der Magenclearances der sulfatierten und nicht‐sulfatierten CCK‐Oktapeptide  CCK8  (a)  und  Cionin  (b).  Die  Aufnahme  der  beiden  Radiopeptide  durch  den  CCK2/Gastrin‐Rezeptor positiven Magen wird durch deren Sulfatierung deutlich erhöht. 

Angabe der jeweiligen Mittelwerte, Fehlerbalken = Standardabweichungen, Statistik siehe  Kapitel 2.12. 

Magenclearances, sCCK8 vs CCK8

Zeit (h)

0 5 10 15 20 25

%A0/g

0 1 2 3 4

sCCK8 CCK8

p < 0,05

Magenclearance, sCionin vs Cionin

Zeit (h)

0 5 10 15 20 25

%A0/g

0 2 4 6 8

sCionin Cionin

p < 0,001

                     

           

 

     

                       

         

 

 

Abbildung 4.4  Vergleich der Magen/Blut‐Verhältnisse der sulfatierten und nicht‐sulfatierten CCK‐

Oktapeptide  CCK8  (a) und Cionin (b).    Angabe  der  Verhältnisse der  jeweiligen  Mittelwerte. 

 

Magen/Blut-Verhältnisse, sCCK8 vs CCK8

Zeit (h)

0 5 10 15 20 25

0 10 20 30

sCCK8 CCK8

Magen/Blut-Verhältnisse, sCionin vs Cionin

Zeit (h)

0 5 10 15 20 25

0 10 20 30 40

sCionin Cionin

Die  erhöhten  Aufnahmen  der sulfatierten  111In‐DTPA‐Oktapeptide CCK8 und  Cionin sowohl durch das Pankreas als auch durch den Magen deuten auf eine  Affinitätszunahme dieser Peptide für beide CCK‐Rezeptoren bei gleichzeitigem  Spezifitätsverlust für den CCK2/Gastrin‐Rezeptor im Vergleich zum Minigastrin  hin. Unter dem Hintergrund des Mangels an selektiven CCK1‐Rezeptor‐Liganden  ergibt sich somit die Schlußfolgerung, dass zur nuklearmedizinischen Diagnostik  und Therapie von CCK1‐Rezeptor‐positiven Tumoren Tyrosyol‐sulfatierte CCK‐

Analoga  als  Peptidbestandteil  eines  Radiopharmakons  Verwendung  finden  sollten.  Um  der  Tatsache  der  Ausweitung  des  Rezeptorspektrums  dieser  Oktapeptide gerecht  zu  werden,  wird  hier  der  Begriff  PanCCK‐Peptid  (pan,  griechisch „alles, ganz, umfassend“) für diese Peptidgruppe verwendet. Die hier  untersuchten hochaffinen CCK1‐Rezeptor‐Liganden sCCK8 und sCionin stellen  Vertreter der PanCCK‐Peptidgruppe dar. 

An dieser Stelle sei auf ein generelles Problem der szintigraphischen Darstellung  CCK1‐Rezeptor‐positiver Tumoren hingewiesen: CCK1‐Rezeptoren kommen im  Gastrointestinaltrakt  fast  ubiquitär  vor,  zum  Beispiel  auf  pankreatischen  Azinuszellen, auf  glatten  Muskelzellen sowohl  der  Gallenblase  als  auch des  restlichen  Verdauungssystems,  auf  Nervenzellen  und  auf  Magenschleimhautzellen  (siehe  Tabelle  1.4).  Die  ausgedehnte  physiologische  Verbreitung dieses Rezeptortyps könnte zu hohen Hintergrundwerten bei der  CCK1‐Rezeptor‐Szintigraphie  von  gastroenteropankreatischen  Primärtumoren  führen.  So  verbleibt  zum  einen  das  Staging  CCK1‐Rezeptor‐positiver  gastroenteropankreatischer  Primärtumoren  und  zum  anderen  die  Diagnostik  CCK1‐Rezeptor‐positiver Meningeome  und  Neuroblastome  als  Indikation  zur  PanCCK‐Peptid Szintigraphie. 

Die höchste Peptidaufnahme durch den CCK2/Gastrin‐Rezeptor positiven Magen  4 h p.i. zeigten das sulfatierte Cionin (2,79%A0/g), gefolgt vom sulfatierten CCK8‐

Peptid (0,8%A0/g). Eine mögliche Erklärung für die erhöhte gastrale Aufnahme  der beiden sulfatierten CCK‐Oktapeptide im Vergleich zu deren nicht‐sulfatierten  Gegenstücken  könnte  das  –  wenn  auch  geringe  –  Vorkommen  von  CCK1‐

Rezeptoren in Zellen der Magenschleimhaut sein (siehe Tabelle 1.4). Ein Tyrosyl‐

sulfatiertes PanCCK‐Peptid würde demnach neben den CCK2/Gastrin‐Rezeptoren  der  Parietalzellen  des  Magens  auch  die  erwähnten  CCK1‐Rezeptor‐