Prostatakarzinom: Das prostataspezifische Membran-Antigen (PSMA) mittels einer PET/CT-Untersuchung/ SPECT

Medizin am Abend Berlin Fazit: Prostatakrebs: Noch präzisere Diagnose und Therapie

Das Prostatakarzinom ist der zweithäufigste Tumor des Mannes. Ein neues, zielgerichtetes nuklearmedizinisches Verfahren kann wichtige Hinweise über die Ausdehnung dieser Tumorerkrankung geben und somit entscheidend zu ihrer genauen Diagnose beitragen. 

Mit diesem Verfahren können zudem bei der Therapie von Prostatakrebs bereits große Erfolge verbucht werden. 
 
Voraussetzung jeder Tumortherapie ist eine präzise Bildgebung, mit der auch kleine Tumore exakt dargestellt, ihr Verhältnis zu anatomischen Nachbarstrukturen sicher definiert und Fernmetastasen ausgeschlossen werden können. 

• Beim Prostatakrebs existiert in diesem Bereich jetzt ein neues, zielgerichtetes nuklearmedizinisches Untersuchungsverfahren, bei dem das prostataspezifische Membran-Antigen (PSMA) mittels einer PET/CT-Untersuchung dargestellt werden kann.

Bei PSMA handelt es sich um einen Eiweißkörper, der auf der Zelloberfläche von Prostatakarzinomzellen verstärkt zu finden ist, im übrigen Körper hingegen kaum vorkommt.

• Durch Bindung einer schwach radioaktiv markierten Substanz an diesen Eiweißkörper besteht nun die Möglichkeit, Tumore sehr genau sichtbar zu machen. 

Dies geschieht mittels einer PET/CT-Untersuchung, der Kombination des bildgebenden nuklearmedizinischen Diagnoseverfahrens der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit der in der Röntgendiagnostik verwendeten Computertomographie (CT).

Bereits kleinste Ansammlungen von Prostatakrebszellen können durch dieses Verfahren dargestellt werden, so dass selbst kleine Tumorherde nachgewiesen und damit wichtige Erkenntnisse über die Ausdehnung der Tumorerkrankung gewonnen werden.

Diese verbesserte Diagnostik hat zudem positive Auswirkungen auf die chirurgische und radioonkologische Behandlung und damit den weiteren Krankheitsverlauf des Patienten.

Aber auch bei der Therapie von Prostatakrebs kann mit dem neuen Verfahren gearbeitet werden:

Wird der Wirkstoff PSMA mit einem stark strahlenden therapeutischen Radionuklid markiert, können die Krebszellen gezielt vernichten werden.

Tumorzellen, die das Zielmolekül PSMA tragen, nehmen das Radiopharmakon auf und zerstören die Zelle gezielt von innen.

Das übrige Gewebe wird nicht angegriffen. Untersuchungen nach einer PSMA-Therapie zeigten, dass Metastasen kleiner wurden oder gar nicht mehr nachweisbar waren.

Besonders für Patienten mit dem schwierig zu behandelnden, hormonresistenten Prostatakarzinomen ist diese Therapie eine vielversprechende Alternative.

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Neue Wege bei der Diagnose von Krankheiten: Hybridbildgebung

Eine rechtzeitige und präzise Diagnose ist bei Krebserkrankungen oder bei Erkrankungen des Herzens unerlässlich für deren Behandlung und Heilung. Mit großem Erfolg werden hierfür nuklearmedizinische bildgebende Diagnoseverfahren mit Verfahren aus Bereichen wie der Röntgendiagnostik kombiniert. 
 
Bei der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) – einem nuklearmedizinischen, bildgebenden Diagnoseverfahren – handelt es sich um ein funktionell-molekulares Bildgebungsverfahren, welches die physiologische Aktivität bestimmter Organe oder Gewebeschichten ermittelt.

• Es kann entscheidende Hinweise darauf geben, ob beispielsweise Gewebeknoten gut- oder bösartig sind oder wie sich eine Tumorerkrankung ausgebreitet hat. 

Dem Patienten werden hierfür kleine Mengen radioaktiv markierter Stoffe (so genannte Tracer) verabreicht, deren unterschiedliche Verteilung im Körper dann sichtbar gemacht werden kann.

Die PET liefert damit nicht nur sehr frühzeitig Informationen über krankhafte Veränderungen im Körper sondern erlaubt es zudem, die Krankheit und die Therapieoptionen genauer zu bestimmen. Allerdings mangelt es dem Bildgebungsverfahren an morphologischen, d.h. anatomischen Informationen.

Die neuere Möglichkeit der Kombination der PET-Untersuchung mit der in der Röntgendiagnostik verwendeten Computertomographie (CT) hat diese Lücke geschlossen. Dieses so entstandene Verfahren der Hybridbildgebung liefert in der Summe eine bessere Diagnostik als die einzelnen Verfahren und führt somit zu deutlich präziseren Ergebnissen bei der Diagnose von Krebserkrankungen.

Entsprechende Vorteile liefert auch die Kombination anderer Schnittbildverfahren wie der nuklearmedizinischen Single-Photon-Emission-Computer-Tomographie (SPECT) mit der Computertomographie (CT). Aufgrund der hohen Genauigkeit von Radiotracern kann ein Krankheitsherd bei der SPECT-Untersuchung sehr gut dargestellt werden.

Da bei diesem Untersuchungsverfahren aber der restliche Körper nur ungenau zu erkennen ist, kann die Funktionsstörung leider oft nicht exakt anatomisch zugeordnet werden. 

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• Durch die zeitgleiche Aufnahme des anatomischen Bildes über die CT ist dies nun möglich: 
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die gleichzeitige Aufnahme beider Bilddaten in einem Gerät garantiert bei der SPECT /CT die präzise räumliche Zuordnung selbst bei beweglichen Organen.

• Im Ergebnis können so Stoffwechselveränderungen im Körper exakt dargestellt und anatomisch zugeordnet werden, was eine sichere und abschließende Diagnose beispielsweise von Herzerkrankung ermöglicht.

Nachdem sich die PET/CT- und die SPECT/CT-Untersuchungen sehr rasch in der Klinik etablieren konnten, wurde die technische Entwicklung in der Hybridbildgebung weiter fortgesetzt und die PET-Untersuchung mit der Magnetresonanztomographie (MRT) kombiniert. 

Die Kombination dieser beiden Methoden ist äußerst attraktiv, da das MRT in der anatomischen Diagnostik dem CT häufig überlegen und zudem die Strahlenexposition für den Patienten noch weiter reduziert ist.

Allerdings stellte die Verbindung dieser beiden Verfahren eine extreme technische Herausforderung dar. So musste beispielsweise der Positronen-Emissionstomograph grundlegend neu konzipiert werden, damit er in Anwesenheit der starken Magnetfelder des MRT funktioniert. Heute steht neben den Hybridgeräten PET/CT und SPECT/CT den Patienten somit auch das PET/MRT zur Verfügung.

Dieses Verfahren bietet einen sehr guten Weichteilkontrast für innere Organe, Muskulatur oder Gehirn und wird aus diesem Grund unter anderem bei der Diagnostik von Demenzerkrankungen eingesetzt. 

Die Kombination der Schnittbildverfahren PET und MRT in einem PET/MRT-Gerät ist in der Anwendung auch Gegenstand umfangreicher Untersuchungen, gefördert im Rahmen einer Großgeräte-Initiative durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Prostatakrebs war ein Schwerpunktthema auf der 54. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin e.V., der NuklearMedizin 2016. Die Tagung fand vom 20. bis 23. April in Dresden statt. Die Kombination aus Kongress, für den national und international renommierte Referenten gewonnen werden konnten und einem interaktiven Fortbildungsprogramm sowie der in Deutschland größten, branchenspezifischen Industrieausstellung bot eine ideale Plattform für wissenschaftlichen Austausch und Weiterbildung. Damit zählte die NuklearMedizin 2016 zu den international bedeutendsten und größten Tagungen für Nuklearmedizin. In diesem Jahr wurden rund 2.000 Teilnehmer – Mediziner, Naturwissenschaftler und medizinisch-technisches Personal – erwartet.

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360° MFA-TOP-Hinweis: Rettungsstelle: Epilepsie: Scheinbar gesundes Gewebe ist beteiligt

Medizin am Abend Berlin Fazit: Rund ein Drittel der Epilepsien sind nicht behandelbar, weil mehrere Anfallsherde auf komplexe Weise zusammenspielen. 

Erstmals ist es nun Wissenschaftlern des Universitätsklinikums Bonn bei diesen Patienten gelungen, Vorboten von Anfällen bereits Stunden im Voraus nachzuweisen. 

• Dabei zeigte sich, dass die Gewitterstürme im Gehirn bei dieser Gruppe von Erkrankten nicht in den Anfallsherden ihren Ausgang nehmen, sondern im scheinbar gesunden Gehirngewebe. 

Dieser verblüffende Befund eröffnet möglicherweise neue Therapieoptionen. Die Ergebnisse werden nun im Fachjournal „Scientific Reports“ vorgestellt. 

 
Prof. Dr. Klaus Lehnertz von der Arbeitsgruppe Neurophysik an der Klinik für Epileptologie des Universitätsklinikums Bonn. © Foto: Gerhard Thüner
 
Bei etwa einem Drittel der Epilepsiepatienten lassen sich die Gewitterstürme im Gehirn nicht klar lokalisieren. 

Häufig ist ein komplexes System aus mehreren Anfallsherden beteiligt, weshalb sich die Betroffenen kaum operativ oder medikamentös behandeln lassen. 

Da das Zusammenspiel der übererregten Nervenzellen zu kompliziert erschien, wurde diese Patientengruppe bislang nicht bei Untersuchungen zur Anfallsvorhersage mit einbezogen.

Ein Wissenschaftlerteam um Prof. Dr. Klaus Lehnertz von der Klinik für Epileptologie des Universitätsklinikums Bonn hat diesen Versuch nun gewagt und verblüffende Erkenntnisse gewonnen.

Mit Hilfe der Elektroenzephalografie (EEG) erfassten die Forscher die Potentialschwankungen und damit die Aktivitäten von unterschiedlichen, miteinander wechselwirkenden Arealen in den Gehirnen von Epilepsiepatienten.

Mit dieser Methode verglichen sie 16 Patienten, die unter einer therapieresistenten Epilepsie mit vielen voneinander unabhängigen Anfallsherden litten, mit insgesamt 20 Erkrankten, bei denen sich die Anfallsherde relativ gut eingrenzen und behandeln ließen.

Scheinbar gesundes Hirngewebe geriet zuerst aus dem Rhythmus

„Es zeigte sich, dass sich epileptische Anfälle auch bei den therapieresistenten Patienten mit mehreren Anfallsherden bis zu vier Stunden im Voraus relativ gut vorhersagen ließen“, berichtet Prof. Lehnertz. 

• Das eigentlich Überraschende war jedoch, dass die Veränderungen der Wechselwirkungsmuster nicht in den Gehirnregionen gemessen wurden, in denen sich später die epileptische Anfälle ereigneten, sondern im scheinbar gesunden Nervenzellgewebe. 
• Bei den therapierbaren Erkrankten fanden die Arrhythmien der Nervenzellen hingegen in den bereits vorher identifizierten Anfallsherden statt.

„Dass gesundes Gehirngewebe im Vorfeld von epileptischen Anfällen bei therapieresistenten Patienten eine Rolle spielt, ist zunächst ein sehr überraschender Befund“, sagt Prof. Dr. Christoph Helmstaedter.

„Es gibt jedoch schon länger Hinweise darauf, dass sich Anfälle auch durch mentale Aktivitäten auslösen und auch unterdrücken lassen.“ Diese Resultate bieten damit bislang nicht bekannte Ansatzpunkte für neue Therapien. Ein möglicher Weg wäre zum Beispiel, die Nervenzellen außerhalb der bekannten Anfallsherde in einer Weise zu beeinflussen, dass keine Gehirnregionen mehr aus dem Takt geraten und damit Anfälle bereits im Vorfeld verhindert werden.

Forschungsbedarf für genauere Anfallsvorhersagen

Allerdings ist die präzise Anfallsvorhersage noch immer eine Herausforderung. 

„Die Wissenschaft hat in den vergangenen Jahren entscheidende Fortschritte in der Prognose von epileptischen Anfällen gemacht“, berichtet Prof. Lehnertz.

• Allerdings ist es sehr schwer, jeden Anfall Stunden im Voraus zu erkennen und Fehlalarme zu vermeiden. 

Auch sind die Unterschiede zwischen den Patienten zum Teil erheblich. „Bei etwa zwei Drittel der Patienten gelingt es uns, epileptische Anfälle zu prognostizieren“, sagt der Physiker. Hier besteht also weiterer Forschungsbedarf für noch genauere Verfahren.

Bei nicht therapierbaren Patienten sind die Anfallsvorhersagen jedoch meist der einzige Ansatzpunkt, durch neue Verfahren die bislang verhängnisvolle und undurchschaubare Arrhythmie der Gehirnregionen abzuwenden.

„Nach unseren Resultaten liegt der Schlüssel dafür in Gehirnregionen, die bislang noch überhaupt nicht mit epileptischen Anfällen in Zusammenhang gebracht wurden“, sagt Prof. Lehnertz. 

Dies sei ein wichtiger erster Ausgangspunkt für weitere Schritte zu einem besseren Verständnis der Prozesse im komplexen epileptischen Gehirn.

Publikation: Klaus Lehnertz, Henning Dickten, Stephan Porz, Christoph Helmstaedter & Christian E. Elger: Predictability of uncontrollable multifocal seizures – towards new treatment options, Scientific Reports, DOI: 10.1038/srep24584

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Prof. Dr. Klaus Lehnertz
Arbeitsgruppe Neurophysik
Klinik für Epileptologie
Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/28715864
E-Mail: Klaus.Lehnertz@ukb.uni-bonn.de
Johannes Seiler Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

360° Super TOP-Thema: Rettungsstelle: Neue Blutgewächse: Durchmesser vergrößern oder Seitenäste bilden?

 

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Verzweigen oder dicker werden – Oszillationen bestimmen das Schicksal neuer Adern

Wenn neue Blutgefäße wachsen, müssen sie sich entscheiden, ob sie neue Seitenäste bilden oder ihren Durchmesser vergrößern. 

Prof. Holger Gerhardt am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in der Helmholtz-Gemeinschaft machte mit seinen internationalen Forschungsteams eine entscheidende Entdeckung: 

• Gefäßzellen können sich verbünden und sich gemeinsam bewegen. 

Die Zellen kommunizieren dafür untereinander mit oszillierenden Signalen, wie die Teams mithilfe von Computersimulationen und Experimenten herausfanden. 

• Die Ergebnisse haben Bedeutung für Krankheitsbilder wie Diabetes und Krebs. 

Sie erschienen nun im renommierten Open-Access-Fachjournal eLife. 
 
 Die fluoreszenzmarkierte Netzhaut einer Maus unter dem Mikroskop. Links: Blutgefäße im Verzweigungsmodus, rechts verdicken sie sich. Die oszillierenden Proteine leuchten rot. Bild: CC-BY, eLife
 
„Eine der großen Fragen der Biologie der Blutgefäße ist: Wie werden Größe und Form dieses schlauchartigen Organsystems reguliert?“, sagt Prof. Holger Gerhardt, Gruppenleiter am MDC in Berlin-Buch und am Berliner Institut für Gesundheitsforschung (BIH). Er ist auch in das Deutsche Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) eingebunden. Der Wissenschaftler, der 2014 vom damaligen London Research Institute nach Berlin gezogen ist, erforscht mit seinen Teams am VIB im belgischen Leuven und am MDC die vielen Aspekte der Angiogenese, also der Bildung und des Wachstums von Blutgefäßen.

Das Hormon VEGFA spielt eine Hauptrolle bei dem Wachstum der Adern.

• Bei niedrigem VEGFA-Spiegel schaltet es die Gefäßzellen in den Verzweigungsmodus – dem Gefäß wachsen neue Seitenäste. Ist es höher konzentriert, lässt es die Gefäße an Durchmesser zulegen. Der zu Grunde liegende Mechanismus war bisher nicht bekannt.

Holger Gerhardts neue Studie klärt die Zusammenhänge auf: 

„Unsere Studie zeigt, dass sich die Zellen der Adern jeweils neu anordnen, um neue Seitenäste zu bilden oder den Durchmesser zu vergrößern“, sagt der Angiogenese-Spezialist.

Der VEGFA-Spiegel beeinflusst den Notch-Signalweg, über den benachbarte Gefäßzellen miteinander kommunizieren. 

• In der Signalkette werden bestimmte Proteine in der Zelle periodisch hergestellt und gleich wieder abgebaut, was zu einer oszillierenden Aktivität des Notch-Signalwegs in den Gefäßzellen führt.

• Bei einem hohen VEGFA-Spiegel synchronisieren sich diese Oszillationen benachbarter Zellen zunehmend miteinander – die Gefäßzellen marschieren im Takt und sorgen so als Kollektiv für die Vergrößerung des Durchmessers des Gefäßes. 

• Bei niedrigem VEGFA-Spiegel geraten die intrazellulären Schwankungen dagegen wieder aus dem Takt. Die Zellen bewegen sich dann individuell und das Blutgefäß befindet sich im Verzweigungsmodus.

Methodisch war das Forschungsprojekt außergewöhnlich herausfordernd, erklärt Holger Gerhardt: „Mit Computermodellen und Experimenten haben wir uns an die erste Hypothese herangetastet. Diese Strategie führte uns letztlich zu den richtigen Fragen und zu den entscheidenden Experimenten.“ Die oszillierenden Proteine sind nur schwer zu beobachten, weil sie so rasch wieder abgebaut werden. Mit einer fluoreszierenden Markierung versehen, waren die Schwankungen zwar in präparierten Netzhäuten von Mäusen sichtbar, die kollektiven Zellbewegungen aber nur in Zellkultur-Versuchen. Für Beobachtungen im lebenden Organismus sind daher bessere, stärker leuchtende Fluoreszenzmarker nötig. An deren Entwicklung arbeiten die Forscher nun.

Der neu entdeckte Mechanismus ist auch auch für die Therapie von Krankheiten relevant, erklärt Gerhardt: 

„Wir zeigen in der Arbeit auch, dass dieser Mechanismus für die Gefäßverdickung in Krankheitsmodellen für diabetische Retinopathie oder Krebs verantwortlich ist.“

• Diabetes verursacht eine Schädigung der Netzhaut-Gefäße (Diabetische Retinopathie) und ist eine der häufigsten Ursachen für die Erblindung bei Erwachsenen. 

Die unkontrollierte Angiogenese treibt auch die Krebsentwicklung voran. 

Die Forschungsergebnisse Holger Gerhardts sind somit für Therapien von Bedeutung, die Gefäße wieder normalisieren oder ihr Wachstum hemmen.


 Prof. Holger Gerhardt Bild: David Ausserhofer/MDC

Holger Gerhardt ist Forschungsgruppenleiter am MDC und hat eine BIH-Professur für Experimentelle Herz-Kreislaufforschung an der Charité – Universitätsmedizin Berlin, sowie eine DZHK-Professur.

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Benedetta Ubezio1, Raquel Blanco1, Ilse Geudens2,3, Fabio Stanchi2,3, Thomas Mathivet2,3, Martin Jones1, Anan Ragab1, Katie Bentley1,4, Holger Gerhardt1,2,3,5,6,7 (2016): „Synchronization of endothelial Dll4-Notch dynamics switches blood vessels from branching to expansion.“ eLife 2016. doi:10.7554/eLife.12167

1 Vascular Biology Laboratory, Cancer Research UK London Research Institute, London, UK; 2 Vascular Patterning Laboratory, Vesalius Research Center, VIB, Leuven, Belgien; 3 Vascular Patterning Laboratory, Vesalius Research Center, VIB, Department of Oncology, KU Leuven, Belgien; 4 derzeitige Adresse: Computational Biology Laboratory, Center for Vascular Biology Research, Harvard Medical School, Boston, USA; 5 Max-Delbrück Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), Berlin; 6 Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK), Standort Berlin; 7 Berliner Institut für Gesundheitsforschung (BIH), Berlin. Benedetta Ubezio und Raquel Blanco haben gleichermaßen zur Arbeit beigetragen.

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