Nicht-invasive Visualisierung von pH-Änderungen in der Tumormikroumgebung durch Positronen-Emissions-Tomographie

Ziel/Aim: Nicht-invasive Visualisierung von pH-Änderungen in der Tumormikroumgebung durch PET Bildgebung

Methodik/Methods: Geringfügige Änderungen des pH-Werts der Tumormikroumgebung (TME) haben entscheidende Auswirkungen auf das Metastasierungsverhalten, die Immunregulation und den Zellstoffwechsel. Aufgrund der hohen Stoffwechselaktivität und der unzureichenden Durchblutung von Tumoren sammeln sich häufig saure Stoffwechselprodukte in Tumoren an, die den pH-Wert des TME beeinflussen. Für die funktionelle Darstellung dieser pH Änderungen im extrazellulären TME verwendeten wir pH-abhängig spaltbare Glycosylamine basierend auf [¹⁸F]FDG, einem routinemäßig verwendeten PET-Tracer, und unterschiedlichen Amin-Substituenten. Durch die Verwendung von hemiaminal gebundenem [¹⁸F]FDG lassen sich so Unterschiede im TME mit Hilfe nicht invasiver PET-Bildgebung sichtbar machen.

Ergebnisse/Results: Um die Möglichkeit der Visualisierung von pH Änderungen durch hemiaminale Spaltung von Glycosylaminen zu freiem [¹⁸F]FDG zu charakterisieren, synthetisierten wir [¹⁸F]FDG-4MBA und [¹⁸F]FDG-BA und untersuchten die Funktionalität dieser Glycosylamine in unterschiedlichen in vitro und in vivo Modellen. In unseren Studien konnten wir zeigen, dass die hemiaminale Bindung zwischen FDG und einem Amin-Substituenten bei leicht saurem pH des TME gespalten wird und somit zu einer pH-abhängigen Radiotracer-Aufnahme führt. Eine in vivo Neutralisierung des sauren extrazellulären Tumor-pH-Wertes durch eine Natriumbicarbonat-Behandlung verhindert die pH-abhängige Spaltung von [¹⁸F]FDG-4MBA und eine daraus resultierende Verringerung der Aufnahme. Selbst kleine pH-Unterschiede im sauren TME verschiedener Tumore, B16F10 und MC38 im selben in vivo Modell sind mit dieser Methode darstellbar.

Schlussfolgerungen/Conclusions: Die Verwendung von [¹⁸F]FDG-4MBA ist ein vielversprechender neuer Ansatz, der zeigt, dass es möglich ist, kleine pH-Unterschiede im TME verschiedener Tumore in derselben Maus mit hemiaminal gebundenem [¹⁸F]FDG sichtbar zu machen. Aufgrund der einfachen Tracer-Synthese und Anwendung könnte sich dieses System gut für die Übertragung in klinische Studien eignen, um neue Strategien zur pH-Regulierung zu entwickeln und so die Wirksamkeit der Immuntherapie bei Krebspatienten zu verbessern.

Publication History

Article published online:
12 March 2025