Fluoreszenz-Bildgebung der αvβ3-Expression mit planaren und tomographischen Methoden

Ziele: Ziel dieser Studie ist die nicht-invasive Darstellung der Expression des Integrin αvβ3-Rezeptors als molekulares Target der Tumor-Angiogenese mithilfe optischer Reflexions- und Tomographieverfahren. Methode: Ein αvβ3-spezifisches RGD-Peptid wurde mit dem Cyanin-Farbstoff Cy 5.5 markiert (RGD-Cy5.5). Die Bindungsaffinität des Fluorochromes wurde an Melanom- (M21), HT-1080 Fibrosarkom- und MCF-7 Adenokarzinom-Zellen fluoreszenzmikroskopisch überprüft. Für in-vivo Studien wurden M21-tumortragenden Nacktmäusen (nu/nu) freies Cy 5.5 oder RGD-Cy 5.5 i.v. injiziert. Die Bindungsspezifität wurde in Kompetitions-Studien durch Vorspritzen von 250 nmol nicht-markiertem Peptid untersucht. Die Bildgebung erfolgte mithilfe eines 2d Fluoreszenz-Reflexionsverfahren (FRI) sowie mit der 3-d Fluoreszenz mediierten Tomographie (FMT). Ergebnis: In vitro zeigte das Peptid-Konjugat eine ausgeprägte Bindungsaffinität zu den αvβ3-exprimierenden M21- und HT-1080-Zellen, wohingegen bei den αvβ3-negativen MCF-7 Zellen keine Fluoreszenz nachzuweisen war. In vivo zeigten die Tumoren eine deutliche Fluoreszenz, wobei das Target-spezifische Fluorochrom (RGD-Cy 5.5) im Vergleich mit dem unmodifizierten Farbstoff eine bis zu 40% höhere target-to-background ratio zeigte. Mithilfe der FMT konnte die Fluorochrom-Verteilung auch in tieferen Gewebestrukturen analysiert und quantifiziert werden. Die Konzentration von RGD-Cy 5.5 im Tumor lag in einer Größenordnung von 102±87 nM und konnte durch Blockierung des Rezeptors mit freiem RGD-Peptid auf 41±28 nM reduziert werden, was auf die Target-spezifische Bindungsaffinität des opischen Liganden hindeutet. Die Fluoreszenz in anderen Geweben (z.B. Muskelgewebe) war signifikant geringer und lag in Konzentrationsbereichen um 19±4 nM. Schlussfolgerung: RGD-Cy 5.5 in Kombination mit neuen, tomographischen Bildgebungsmethoden erlaubt die nicht-invasive Darstellung und Quantifizierung der Integrin αvβ3-Expression und stellt damit eine vielversprechende Strategie zur sensitiven Tumor-Detektion dar.

Korrespondierender Autor: von Wallbrunn AW

Uniklinikum Münster, Klinische Radiologie/Molekulare Bildgebung, Waldeyerstraße 1, 48149 Münster

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Key words

Optische Bildgebung - Integrin αvβ3 - RGD-Cy 5.5