MDCK-MRP2 - Dkfz

370
Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
Intraoperative Tumorfluoreszenzdiagnostik mit
Fluorescein-Albumin: Grundlagenentwicklung
und klinische Anwendung (V230 3)
P. Kremer*, E. Frei, H.H. Schrenk, U. Bauder-Wüst,
H. Sinn, U. Zillmann
*Neurochirurgische Universitätsklinik Heidelberg
Bei der Photodynamischen Therapie wird ein lichtempfindlicher
Wirkstoff (Photosensibilisator) lokal oder systemisch
appliziert und vom Tumor aufgenommen. Wird der Photosensibilisator
dann durch Licht geeigneter Wellenlänge angeregt,
kommt es zu einer Aussendung von Fluoreszenzlicht,
welches eine Abgrenzung von Tumorgewebe gegenüber
Normalgewebe ermöglicht (laserinduzierte Fluoreszenzdiagnostik
= LIFD). Alternativ können aber auch durch die
Aktivierung photochemische Prozesse induziert werden, die
dann Radikale und Singulet-Sauerstoffatome freisetzen und
somit als Zellgift Tumorgewebe zerstören (photodynamische
Therapie = PDT). Der Erfolg von Therapie und Diagnose
hängen maßgeblich von der Eigenschaft der verwendeten
Photosensibilisatoren und ihrer Anreicherung im Tumorgewebe
ab. Um gerade letzteres zu verbessern, wurden verschiedene
Photosensibilisatoren an das Makromolekül Albumin
in einer spezifischen Weise gekoppelt. Dadurch konnte
eine lang anhaltende und für das Tumor-gewebe hoch spezifische
Aufnahme der Konjugate im Tumorgewebe erreicht
werden.
Ziel der Arbeitsgruppe war es, eine Methode zur intraoperativen
Fluoreszenzdiagnostik für malige Gehirntumoren zu
entwickeln und sie einer Phase I/II - Studie zuzuführen.
Als Fluoreszenzdiagnostikum wurde Fluorescein verwendet,
welches in einem 1 : 1 molaren Verhältnis an humanes Serumalbumin
gekoppelt wurde (AFLc - HSA). In Kooperation
mit dem DKFZ wurde bei C6-Gliom tragenden Ratten die
intraoperative Fluoreszenzdiagnostik mit AFLc-HSA entwickelt.
Dabei bestätigete sich eine selektive und lang anhaltende
Aufnahme des Proteinkonju-gates in den C6 - Gliomen,
welche nach Fluoreszenzanregung durch Laserlicht
mit dem bloßen Auge erkennbar waren. Untersuchungen
mit der konfokalen Mikroskopie wiesen eine lysosomale Aufnahme
des Farbstoffkonjugates in den C6 - Tumorzellen
nach [1].
Nach Abschluß der Vorbereitungen für die Durchführung
einer Phase I/II - Studie und Vorliegen eines positiven Votums
der hiesigen Ethikommission wurden zwischenzeitlich
16 Patien-ten mit AFLc - HSA in der Neurochirurgischen
Universitätsklinik operiert (8 x Glioblastoma multiforme, 4 x
Gehirnmetastasen, 2 x Oligodendrogliome WHO III, 1 x
desmopl. Medulloblast-om, 1 x atyp. Angioblastom). Der
Farbstoff wurde in einer Konzentration von 0,5 - 1,0 mg/
kg KG in einem Zeitintervall von 0,5 - 4 Tage vor der Operation
appliziert [2]. Die Fluoreszenz wurde durch einen in
der Kopfklinik installierten Argonlaser bei 488 nm (150 -
250 mWatt) aktiviert und mit einen Langpaßfilter über das
Operationsmikroskop beobachtet. Das Ausmaß der Resektion
unter Fluoreszenzbedingungen wurde verglichen mit
der Tumorausdehnung dargestellt über die Neuronavigation
und der intra- oder frühen postoperativen MRT. Die intraoperative
Tumor-fluoreszenz war am besten zu beobachten,
wenn der Farbstoff 2 - 3 Tage zuvor appliziert worden
war. Bei 4 Patienten war eine sehr gute Fluoreszenz während
der gesamten Dauer der Operation zu beobachten
(2 x Glioblastoma multiforme, 1 x Bronchialkarzinommetastase,
1 x atyp. Angio-blastom), bei 8 Patienten zeigte sich
intraoperativ eine zufriedenstellende Tumorfluoreszenz (6 x
V230/V231
Zentrales Tierlabor
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
Glioblastoma multiforme, 1 x Oligodendrogliom, 1 x Gehirnmetastase
unklaren Ursprungs). Bei 4 Patienten war jedoch
keine Tumorfluoreszenz intraoperativ erkennbar (2 x Gehirnmetastase,
1 x desmopl. Medulloblastom, 1 x Oligodendrogliom).
Vor allem in der proliferationsaktiven Tumorrandzone
imponierte die Tumorfluoreszenz am deutlichsten. In 52
von 56 entnommenen fluoreszenzpositiven Proben bestätigte
sich histopathologisch Tumorgewebe. Insgesamt erscheint
die Tumordarstellung mit AFLc - HSA als vielversprechendes
Diagnostikum, um intraoperativ eine selektive Darstellung
der proliferationsaktiven Tumorrandzone zu erreichen.
Publikationen (* = externer Koautor)
[1] *Kremer, P., Wunder, A., Sinn, H., Haase, T., Rheinwald, M.,
Zillmann, U., *Albert, F.K., *Kunze, S.: Laser-induced
fluorescence detection of malignant gliomas using fluoresceinlabeled
serum albumin: Experimental and preliminary clinical
results. Neurol. Res. 22 (2000) 481-489.
[2] *Kremer, P.: Albumin als Carrier zur laserinduzierten
Fluoreszenzdiagnostik und Chemotherapie maligner Tumoren.
Habilitationsschrift zur Erlangung der Venia Legendi für das Fach
Neurochirurgie der Medizinischen Fakultät Heidelberg der
Ruprecht-Karls-Universität, 2002.
Photodynamische Therapie (PDT) bei drei
Tumorarten (2 Mausmodellen) unter
Verwendung verschiedener großmolekular
gekoppelter und nicht-gekoppelter
Photosensitizer (PS) (V230 4a/b)
A. Kübler*,.T. Reuther*, Ch. Staff*, J. Gahlen**,
U. Zillmann
* Klinik für Mund-, Kiefer-, Gesichtschirurgie, Universität Heidelberg;
** Chirurgische Universitätsklinik, Heidelberg
In Zusammenarbeit mit: H. Sinn, Th. Haase, DKFZ; C.
Flechtenmacher, Pathologisches Institut der Universität Heidelberg
In den beiden parallel laufenden Projekten wurden zwei
verschiedene, teils neue Tier-Tumormodelle (trg. Mausstamm
RAG II: humanes Plattenepithelkarzinom aus dem
Oropharynx [1]; Nacktmaus Swiss CD1 nu/nu: Kolonkarzinom
und Weichteilsarkom eingesetzt [2] [3]). Die Tumorangehraten
lagen jeweils bei über 90%. Verwendung fanden
photosensible an HAS- oder PEG-gekoppelte oder freie
Agentien aus der 1., 2. und 3. Generation (Dr. Sinn).
Im ersten Ansatz wurden nach ausreichender Tumorprogression
(2-6 Wochen, 0.03-0.3 cm³) PS in unterschiedlichen
Konzentrationen und unterschiedlichen zeitlichem Vorlauf
(1-5 Tage) vor der Laserlichtbestrahlung intraperitoneal
appliziert. Entgegen der Erwartung zeigten die ungekoppelten
PS (Photofrin II, mTHPC) einen maximalen Therapieeffekt
(vollständige Tumorremission). Unter den gekoppelten
PS war lediglich das m-THPCn-PEG beim Plattenepithelkarzinom
wirksam (zwar schnellere Remission, aber erheblich
kürzere Dauer) [4, 5]. Das Projekt wurde 2001/2002
ausgesetzt.
Im zweiten Ansatz erfolgten subtotale bis totale Tumorresektionen
unmittelbar nach der Applikation vier verschiedener
PS. Eine homogene intratumorale Anreicherung war bei
allen PS gegeben. Im Tumorbett reicherte sich das
NPC-mTHPC-PEG nach Photosensibilisierung am höchsten
an. Die mediane, rezidivfreie Überlebenszeit der Tiere mit
kolorektalem Karzinom war mit 18 Tagen (mTHPC und NPCmTHPC-PEG)
signifikant verlängert (Kontrolle 8 Tage) [6].
Die Ergebnisse bei den Weichteilsarkomen (mTHPC: rezidiv-