Entwicklung eines Radiopharmakons zur Darstellung von Insulinomen im Tiermodell auf Basis des Inkretinhormons GLP-1(7-36)amid und seiner Analoga

Saved in:
Bibliographic Details
Main Author: Fischer, Marc
Contributors: Behr, Thomas M. (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Doctoral Thesis
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2003
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Table of Contents:
  • The non-invasive detection of insulinomas remains a diagnostic problem that is not jet solved completely. In this MD thesis, radiopharmaceuticals for the scintigraphic detection of insulinomas were examined. These radiopharmaceuticals were used to visualize tumours in an animal model. The following experiments were performed: 1. Radioiodination of GLP-1, its analogue exendin3, and a modified peptide [Y39]-exendin4 followed by purification with HPLC and a Sephadex column. 2. An insulinoma model was established in rats. 3. Biodistribution studies of the radiopeptides in healthy animals. Investigation of the blood clearance and the influence of different stabilizing agents by the use of scintigraphy. 4. Visualisation of tumours induced in the animal model with the radiotracers developed in the experiments performed for this thesis. GLP-1 was labelled successfully with radioiodine. Radiolabelling of exendin3 resulted in a very low specific activity, whereas radiolabelled [Y39]-exendin4 showed an intermediate specific activity. An insulinoma model could be established using a rat insulinoma cell line. RINm5F cells were cultivated and injected subcutanously in NEDH rats. Further tumour transfer was carried out by the transplantation of tumour tissue. Biodistribution studies showed rapid blood clearance and rapid renal elimination. The time-activity curves of the heart showed two-phase kinetics, as would be expected for oligopeptides. The blood half life was within minutes for GLP-1 and [Y39]-exendin4, with evidence for a longer circulation of [Y39]-exendin4. In both peptides, deiodination occurred, resulting in accumulation of activity in the thyroid gland and the stomach. No significant influence of a DP IV inhibitor on the blood half life of both peptides was found. In contrast to GLP-1 and [Y39]-exendin4, exendin3 proved to be more stable. No free iodine was found in the thyroid gland using this compound. Insulinomas in rats could be visualized by I-123-GLP-1, I-123-[Y39]-exendin4 and I-123-exendin3. There was rapid accumulation of activity in the tumours. By using I-123-exendin3, a superior tumour to background ratio was achieved. In this thesis, a new scintigraphic method based on the visualization of GLP-1-receptors has been developed. In conclusion this thesis showed that GLP-1 receptor scintigraphy has potential for the non-invasive pre operative localisation of insulinomas. Stable radiolabelling of GLP-1 and its analogues with radionuclides other than iodine, preferably radiometals, may better suit the purpose of tumour scintigraphy in man.
  • Die non-invasive Lokalisationsdiagnostik von Insulinomen ist ein Problem, das bis heute nicht zufriedenstellend gelöst ist. In der vorliegenden Arbeit wurden Radiopharmaka zur szintigraphischen Darstellung von Insulinomen auf der Basis von GLP-1-Analoga entwickelt. Mit Hilfe dieser Radiopharmaka wurden im Tiermodell induzierte Tumoren dargestellt. Dazu wurden folgende Experimente durchgeführt: 1. Markierung von GLP-1 und seines Analogons Exendin3, sowie der Variante [Y39]-Exendin4 mittels Radioiodierung und Aufreinigung der gewonnenen Tracer mittels HPLC und Sephadex-Säule. 2. Etablierung eines validen Insulinom-Modells in Ratten. 3. Untersuchungen zur Verteilung verschiedener Radiopharmaka in gesunden Versuchstieren. Dabei wurde die Bluthalbwertszeit und der Einfluss verschiedener stabilisierender Substanzen, sowie der Einfluss von unmarkiertem Peptid szintigraphisch bestimmt. Eine Kontrollgruppe wurde mit NaI-123 untersucht. 4. Darstellung der im Tumormodell induzierten Tumoren mit den aus 1. und 3. hervorgegangenen Tracern. Die Markierung von GLP-1 führte zu einem Radiopharmakon mit einer hohen spezifischen Aktivität. Exendin3 ließ sich relativ schlecht markieren, da hier die Aminosäure Tyrosin nicht vorhanden ist. Die synthetisierte Exendin4 Variante [Y39]-Exendin4 mit der Aminosäure Tyrosin an Position 39 führte zu einem Tracer mit einer befriedigenden spezifischen Aktivität. Das Insulinom-Modell in Ratten konnte mit Hilfe der Tumorzelltransplantation erfolgreich etabliert werden. Dazu wurden RINm5F-Zellen in Kultur angezüchtet und NEDH-Ratten subkutan injiziert. Eine weitere Übertragung erfolgte durch Transplantation von Tumorstücken. Die Untersuchung der Verteilung der Radiopharmaka in den Versuchstieren zeigte eine schnelle Elimination des Tracers über die Nieren. GLP-1 zeigte eine Akkumulation in den Nieren. Über den Bereichen des Herzens und der Leber konnten typische Aktivitätsverläufe für eine 2-Phasen-Kinetik beobachtet werden. Die daraus errechneten Bluthalbwertszeiten lagen für GLP-1 und [Y39]-Exendin4 innerhalb weniger Minuten, [Y39]-Exendin4 zirkulierte etwas länger im Blut. Aus beiden Peptiden wurde freies Iod in die Blutbahn abgespalten. Dadurch kam es zu einer charakteristischen Aktivitätsanreicherung in Schilddrüse und Magen. Eine Stabilisierung der Peptide mit einem DP IV-Inhibitor führte zu keiner signifikanten Verlängerung der Bluthalbwertszeit. Im Gegensatz zu I-123-GLP-1 und I-123-[Y39]-Exendin4 zeigte I-123-Exendin3 ein sehr stabiles Verhalten, es kam zu keiner Abspaltung von freiem Iod, was durch eine fehlende Darstellung der Schilddrüse dokumentiert werden konnte. Die Insulinomdarstellung war sowohl mit I-123-GLP-1, I-123-[Y39]-Exendin4, als auch mit I-123-Exendin3 möglich. In allen Fällen wurde das Radiopharmakon schnell im Tumor angereichert. Mit Hilfe von Exendin3 konnte die beste tumor-to-background-ratio erreicht werden. In dieser Arbeit konnte eine GLP-1-Rezeptorszintigraphie entwickelt werden. Die GLP-1 Analoga Exendin3 und [Y39]-Exendin4 zeigten sehr gute Darstellungseigenschaften mit einer hohen tumor-to-background ratio. Mit diesen Peptiden könnte eine sensitive und wenig invasive präoperative Diagnostik zur Lokalisation von Insulinomen möglich werden. Mit Einführung einer Radiometallmarkierung und durch Erprobung künstlicher Peptide (GLP-1-Analoga) könnte ein klinisch einsetzbares Radiopharmakon entstehen.