SSS TÜMÖRLERİNDE MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME NEDİR? Dr. Cem ÇALLI rsna.healthimaginghub.com MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME NEDİR? Biyolojik süreçlerin hücresel ve moleküler düzeyde in vivo ölçümü ve karakterizasyonu Moleküler biyoloji ve in vivo görüntülemenin kesiştiği bir disiplin MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME NEDİR? Molecular imaging techniques directly or indirectly monitor and record the spatiotemporal distribution of molecular or cellular processes for biochemical, biologic, diagnostic, or therapeutic applications. (Thakur ML, Lentle BC; J Nucl Med. 2005) Molecular imaging is the visualization, characterization, and measurement of biological processes at the molecular and cellular levels in humans and other living systems. Molecular imaging typically consists of 2- or 3-dimensional imaging as well as quantification over time. The techniques used include radiotracer imaging/nuclear medicine, MR imaging, MR spectroscopy, optical imaging, ultrasound, and others (Mankoff DA; JNM 48(6)18N, 2007) NE MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME DEĞİLDİR? Örnekler: Te-99m myokardial kan akımı ölçümü CT/ MR Perfüzyon MR DTI vs. Çünkü metabolik ve hücresel işlemler hakkında bilgi yok MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME İÇİN: Biomarker olarak bilinen prob lara ihtiyaç var Biomarkerlar spesifik hedef veya süreçlerin görüntülenmesine yarıyor Biomarkerlar çevre doku ile kimyasal olarak etkileşerek doku ve hücrelerdeki moleküler değişikliklerin görüntülenmesine aracılık ediyor Radyafarmakoloji 1
MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME MODALİTELERİ: MRI Hyperpolarization Targeted MRI contrast agents MR Spectroscopy MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME MODALİTELERİ: Optik Görüntüleme: fluorescence, bioluminescence, absorption, reflectance Optical Imaging fluorescence, bioluminescence, absorption, reflectance SPECT Radiotracers emitting Gamma rays ( 99m Tc, 111 In, 123 I, 201 Tl) PET Radiotracers emitting positron Microscopy & Nanoscopy techniques http://www.sickkids.ca/research/auditory-science-laboratory/research-tools/optical-imaging/index.html http://www.perkinelmer.com/pages/020/imaging/optical-imaging-technology.xhtml MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME MODALİTELERİ: MRI Hyperpolarization Targeted MRI contrast agents MR Spectroscopy Optical Imaging fluorescence, bioluminescence, absorption, reflectance SPECT Radiotracers emitting Gamma rays ( 99m Tc, 111 In, 123 I, 201 Tl) MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME kontrast ajanları: MICAD (Molecular Imaging and Contrast Agent Database) by National Center for Biotechnology Information (US) January 2013: 1361 agents (242 approved by FDA) PET Radiotracers emitting positron Microscopy & Nanoscopy techniques Anatomik Görüntüleme Fizyolojik Görüntüleme Moleküler Görüntüleme MOLEKÜLER GÖRÜNTÜLEME (Beyin Tümörleri): MRG Hyperpolarization Targeted MRI contrast agents MR Spectroscopy Optical Imaging fluorescence, bioluminescence, absorption, reflectance SPECT Radiotracers emitting Gamma rays ( 99m Tc, 111 In, 123 I, 201 Tl) Morphology Hemodynamics Permeability CNS activity Metabolites Receptor imaging Target specific CAs Pharmacokinetics Microscopy & Nanoscopy techniques PET Radiotracers emitting positron 2
Beyin tümörleri görüntülemesinde MG ye neden ihtiyaç var? Bilmemiz gereken: Tümör tipi Tümör grade i Tam lokalizasyonu, yayılımı, metabolik aktivitesi Patognomonik genetik değişiklikleri (Hedef tedavi) Tümörün tedaviye cevabı Kalıntı / Nüks tm varlığı Tedaviye bağı değişikliklerin izlemi (Nekroz / Canlı tm) RT planlamasında hedef alan PET: Radionuclids (İzotoplar): carbon-11 fluorine-18 gallium-68 copper-64 iodine-124 zirconium-89 PET Radyonüklidleri (Beyin tümör görüntülemesinde): 18F-FDG PET: 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) 18F-fluoro-3'-deoxy-3'-L: -fluorothymidine (18F-FLT) 18F-fluoro-dihydroxy-l-phenylalanine (F-DOPA) 18F-choline (CHO) 11C-choline (CHO) 11C-methionine (MET) vs. En çok bulunabilen tracer Glukoz analoğu Dokunun glukoz kullanımı ve metabolizmasında etkili Normal beyinde yüksek kullanım Beyin tmlerinde dezavantaj Düşük grade tmlerde hipometabolizma Malign tmlerde yüksek uptake Enflamatuar lezyonlar (false pozitif yüksek uptake) GK, 70 y erkek, Lenfoma SA, 62 y kadın Meme ca Matastazı 3
ST ST 44 y kadın Diab. Insip. Ac ca Metastaz Mİ, 55 y erkek Lenfoma İZ, 51 y erkek AC ca Pit. Makroadenom Beyin Tümörleri: Ted sonrası takip: 18F FDG PET İK 49 y erkek Glioblastoma, RT + Temozolomide Pre-op Postop, Post RT 6 months follow-up 4
Perfusion MRI EY 44 y erkek Glioblastoma, RT + Temozolomide EY Perfusion MRI EY MRS AÇ, 43 y kadın, Lenfoma Pretreatment HZ, 60 y kadın, Anaplastik Astrositom Posttreatment Posttreatment 5
Perfusion MRI NÇ Perfusion MRI NÇ, 74 y kadın, Glioblastoma PostSurg, PostRT 18F-FLT PET: Bir nükleozid Timidin DNA sentezine katılıyor Timidin in kandan DNA ya katılımını gösteriyor Tümör proliferayonu için güvenilir biyomarker Nüks tm tanısında güvenilir FDG tersine normal beyinde birikmez KBB ini geçemez 18F-FLT PET (Glioblastoma) +C T1W 18F-FDG 18F-FLT No uptake in normal brain High uptake in tm Chen et al. J Nucl Med 2005; 46:945 952 18F-FLT PET (Grade II Oligo): +C T1W T2W 18F-FDG 18F-FLT 18F-FDOPA PET: Amino asid analoğu KBB ni geçer Tm dokusuna artmış aminoasid alımı Düşük ve yüksek grade tm ler benzer uptake No uptake in tm BBB intact, Less proliferation Chen et al. J Nucl Med 2005; 46:945 952 6
18F-FDOPA PET (Glioblastoma): +C T1W 18F-FDG 18F-FDOPA 18F-FDOPA PET (Grade II Oligo): +C T1W 18F-FDG 18F-FDOPA Better visualization compared to FDG, high uptake High uptake compared to FLT, crosses the BBB Chen et al. J Nucl Med 2007; 48:1468 1481 Chen et al. J Nucl Med 2007; 48:1468 1481 Chen et al. J Nucl Med 2007; 48:1468 1481 18F-FDOPA PET ( Posttreatment follow-up): +C T1W 18F-FDG 18F-FDOPA Brain tümörleri: Ted sonrası 18F-FDOPA PET takibi GBM T2W 18F-FDG 18F-FDOPA G2 OLIGO 18F-FDOPA vs 18F-FLT 11C-Methionine PET: 11C 18F ile kıyasla daha kısa yarı ömre sahip 20.4 dak vs 109.8 dak A. MRI B. FDG C. F DOPA D. FLT On-site siklotrona ihtiyaç? Amino asid tracer KBB ni geçiyor TM sınırlarının belirlenmesinde faydalı Grade II astrositoma Grade II glioma Ependimoma Tm grade lesinde yararı yok Clin Radiol 2010;65:536-548 7
11C-Methionine PET (Gr III Oligo): 11C-Methionine PET (Nüks GBM): Cung et al. Eur J Nucl Med (2002) 29:176 182 Terakawa et al. J Nucl Med 2008; 49:694 699 Moleküler Görüntülemenin parlak geleceği: Doku (hücre) spesifik görüntüleme Gen spesifik görüntüleme Reseptör spesifik görüntüleme (EGFR, VEGF; etc) Hedefe yönelik tedavi stratejileri Tümöral büyüme ve ted. yanıtın biyolojik monitorizasyonu Cerrahi sırasında tm sınırı belirlenmesinde optik görüntüleme Theragnostics 8