nach oben

Die Radiologie

Erschienen in:

01.11.2015 | Molekulare Bildgebung | Leitthema

Molekulare Ultraschallbildgebung

Chancen für die Klinik

verfasst von: A. Rix, PD Dr. M. Palmowski, Univ.-Prof. Dr. F. Kiessling

Erschienen in: Die Radiologie | Ausgabe 11/2015

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Ultraschallbildgebung mit Kontrastmitteln wird klinisch zunehmend angewendet, v. a. für kardiovaskuläre Fragestellungen und für die Leberdiagnostik. Die Verfügbarkeit molekularer Kontrastmittel und deren beginnende klinische Translation versprechen derzeit neue Möglichkeiten für eine pathomechanistische Diagnostik.

Material und Methoden

Auswertung aktueller Literatur zur Entwicklung molekularer Ultraschallkontrastmittel, von deren Detektionsmethoden und von ihrem Einsatz in präklinischen und klinischen Studien.

Ergebnisse

In der präklinischen Forschung haben sich molekulare Ultraschallkontrastmittel zur Detektion von Inflammation und Angiogenese in den letzten Jahren etabliert und werden kontinuierlich weiterentwickelt. Sie bestehen aus 1–5 µm großen, gasgefüllten Mikrobläschen, deren Gaskern mit einer Hülle aus Lipiden, Proteinen oder Polymeren stabilisiert ist und an die Biomoleküle konjugiert sind, welche die Targetspezifität determinieren. BR55 ist das erste klinisch erprobte Ultraschallkontrastmittel. Es bindet an den Angiogenesemarker Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2 (VEGFR2, Kinase-insert Domain Receptor [KDR]) und wurde in unterschiedlichen präklinischen und klinischen Studien der Phase I und II zur Tumordiagnostik eingesetzt.

Schlussfolgerung

Die molekulare Ultraschallbildgebung zeigt im präklinischen Bereich große Fortschritte und ein breites Anwendungsgebiet. Eine Translation in klinische Anwendungen ist für verschiedene Indikationen vorstellbar und wird mit BR55 derzeit umgesetzt.

Baetke S, Rix A, Tranquart F et al (2015) VEGFR2-targeted microbubbles for combined functional (Maximum Intensity Over Time) and molecularly targeted ultrasound monitoring of anti-angiogenic therapy effects in squamous cell carcinoma xenografts. Radiology. doi:http://dx.doi.org/10.1148/radiol.2015142899 (ahead of print)

Bzyl J, Lederle W, Rix A et al (2011) Molecular and functional ultrasound imaging in differently aggressive breast cancer xenografts using two novel ultrasound contrast agents (BR55 and BR38). Eur Radiol 21:1988–1995CrossRefPubMed

Bzyl J, Palmowski M, Rix A et al (2013) The high angiogenic activity in very early breast cancer enables reliable imaging with VEGFR2-targeted microbubbles (BR55). Eur Radiol 23:468–475CrossRefPubMed

Chadderdon SM, Belcik JT, Bader L et al (2014) Proinflammatory endothelial activation detected by molecular imaging in obese nonhuman primates coincides with onset of insulin resistance and progressively increases with duration of insulin resistance. Circulation 129:471–478CrossRefPubMedPubMedCentral

Claudon M, Cosgrove D, Albrecht T et al (2008) Guidelines and good clinical practice recommendations for contrast enhanced ultrasound (CEUS) – Update 2008. Ultraschall Medizin 29:28–44CrossRef

Claudon M, Dietrich CF, Choi BI et al (2013) Guidelines and good clinical practice recommendations for contrast enhanced ultrasound (CEUS) in the liver – Update 2012. Ultraschall Medizin 34:11–29

Curaj, Wu Z, Fokong S et al (2015) Noninvasive molecular ultrasound monitoring of vessel healing after Intravascular surgical procedures in a Preclinical setup. Arterioscler Thromb Vasc Biol 35(6):1366–1373CrossRefPubMed

Davidson BP, Chadderdon SM, Belcik JT et al (2014) Ischemic memory imaging in nonhuman primates with Echocardiographic molecular imaging of Selectin expression. J Am Soc Echocardiogr 27:786–793 (e2)CrossRefPubMedPubMedCentral

Fokong S, Fragoso A, Rix A et al (2013) Ultrasound molecular imaging of E-selectin in tumor vessels using poly n-butyl cyanoacrylate microbubbles covalently coupled to a short targeting peptide. Invest Radiol 48:843–850CrossRefPubMed

10.

Grouls C, Hatting M, Rix A et al (2013) Liver dysplasia: US molecular imaging with targeted contrast agent enables early assessment. Radiology 267:487–495CrossRefPubMed

11.

Hyvelin J-M, Tardy I, Bettinger T et al (2014) Ultrasound molecular imaging of transient acute myocardial ischemia with a clinically translatable P- and E-selectin targeted contrast agent: correlation with the expression of selectins. Invest Radiol 49:224–235CrossRefPubMed

12.

Kaufmann BA, Lewis C, Xie A et al (2007) Detection of recent myocardial ischaemia by molecular imaging of P-selectin with targeted contrast echocardiography. Eur Heart J 28:2011–2017CrossRefPubMed

13.

Kaufmann BA, Sanders JM, Davis C et al (2007) Molecular imaging of inflammation in atherosclerosis with targeted ultrasound detection of vascular cell adhesion molecule-1. Circulation 116:276–284CrossRefPubMed

14.

Khanicheh E, Mitterhuber M, Xu L et al (2013) Noninvasive ultrasound molecular imaging of the effect of Statins on Endothelial inflammatory phenotype in early atherosclerosis. Plos One 8:1–9CrossRef

15.

Klibanov AL (2005) Ligand-carrying gas-filled microbubbles: Ultrasound contrast agents for targeted molecular imaging. Bioconjug Chem 16:9–17CrossRefPubMed

16.

Lindner JR (2002) Detection of inflamed plaques with contrast ultrasound. Am J Cardiol 90:32L–35LCrossRefPubMed

17.

Lindner JR, Coggins MP, Kaul S et al (2000) Microbubble persistence in the microcirculation during ischemia/reperfusion and inflammation is caused by integrin- and complement-mediated adherence to activated leukocytes. Circulation 101:668–675CrossRefPubMed

18.

Lutz AM, Bachawal SV, Drescher CW et al (2014) Ultrasound molecular imaging in a human CD276 expression-modulated murine ovarian cancer model. Clin Cancer Res 20:1313–1322CrossRefPubMedPubMedCentral

19.

Mancini M, Greco A, Salvatore G et al (2013) Imaging of thyroid tumor angiogenesis with microbubbles targeted to vascular endothelial growth factor receptor type 2 in mice. BMC Med Imaging 13:31 doi:10.1186/1471-2342-13-31\r10.1186/1471-2342-13-31.CrossRefPubMedPubMedCentral

20.

Palmowski M, Huppert J, Hauff P et al (2008) Vessel fractions in tumor xenografts depicted by flow- or contrast-sensitive three-dimensional high-frequency Doppler ultrasound respond differently to antiangiogenic treatment. Cancer Res 68:7042–7049CrossRefPubMed

21.

Pochon S, Tardy I, Bussat P et al (2010) BR55: a lipopeptide-based VEGFR2-targeted ultrasound contrast agent for molecular imaging of angiogenesis. Invest Radiol 45:89–95CrossRefPubMed

22.

Pysz MA, Machtaler SB, Seeley ES et al (2015) Vascular Endothelial growth factor receptor type 2–targeted contrast-enhanced US of pancreatic cancer Neovasculature in a genetically engineered mouse model: potential for earlier detection. Radiology 274:790–799CrossRefPubMedPubMedCentral

23.

Reinhardt M, Hauff P, Briel A et al (2005) Sensitive Particle Acoustic Quantification (SPAQ). Invest Radiol 40:2–7PubMed

24.

Senior R, Becher H, Monaghan M et al (2009) Contrast echocardiography: evidence-based recommendations by European association of Echocardiography. Eur J Echocardiogr 10:194–212CrossRefPubMed

25.

Siepmann M, Schmitz G, Bzyl J et al (2011) Imaging tumor vascularity by tracing single microbubbles. Ieee Int Ultrason Symp Ius 1906–1908

26.

Sorace AG, Saini R, Mahoney M, Hoyt K (2012) Molecular ultrasound imaging using a targeted contrast agent for assessing early tumor response to antiangiogenic therapy. J Ultrasound Med 31:1543–1550PubMedPubMedCentral

27.

Tardy I, Pochon S, Theraulaz M et al (2010) Ultrasound molecular imaging of VEGFR2 in a rat prostate tumor model using BR55. Invest Radiol 45:573–578CrossRefPubMed

28.

Tlaxca JL, Rychak JJ, Ernst PB et al (2013) Ultrasound-based molecular imaging and specific gene delivery to mesenteric vasculature by endothelial adhesion molecule targeted microbubbles in a mouse model of Crohn’s disease. J Control Release 165:216–225CrossRefPubMedPubMedCentral

29.

Unnikrishnan S, Klibanov L (2012) Microbubbles as ultrasound contrast agents for molecular imaging: preparation and application. Am J Roentgenol 199:292–299CrossRef

30.

Wang H, Machtaler S, Bettinger T et al (2013) Molecular imaging of inflammation in inflammatory bowel disease with a clinically translatable dual-selectin-targeted US contrast agent: comparison with FDG PET/CT in a mouse model. Radiology 267:818–829CrossRefPubMedPubMedCentral

31.

Wei K, Jayaweera R, Firoozan S et al (1998) Quantification of myocardial blood flow with ultrasound-induced destruction of microbubbles administered as a constant venous infusion. Circulation 97:473–483CrossRefPubMed

32.

Wei S, Fu N, Sun Y et al (2014) Targeted contrast-enhanced ultrasound imaging of angiogenesis in an orthotopic mouse tumor model of renal carcinoma. Ultrasound Med Biol 40:1250–1259CrossRefPubMed

33.

Zhao S, Borden M, Bloch SH et al (2004) Radiation-force assisted targeting facilitates ultrasonic molecular imaging. Mol Imaging 3(3):135–148CrossRefPubMedPubMedCentral

Titel: Molekulare Ultraschallbildgebung
Chancen für die Klinik
verfasst von: A. Rix
PD Dr. M. Palmowski
Univ.-Prof. Dr. F. Kiessling
Publikationsdatum: 01.11.2015
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Schlagwörter: Molekulare Bildgebung
Ultraschall
Erschienen in: Die Radiologie / Ausgabe 11/2015
Print ISSN: 2731-7048
Elektronische ISSN: 2731-7056
DOI: https://doi.org/10.1007/s00117-015-0023-4

Neu im Fachgebiet Radiologie

Screening-Mammografie offenbart erhöhtes Herz-Kreislauf-Risiko

26.04.2024 Mammografie Nachrichten

Routinemäßige Mammografien helfen, Brustkrebs frühzeitig zu erkennen. Anhand der Röntgenuntersuchung lassen sich aber auch kardiovaskuläre Risikopatientinnen identifizieren. Als zuverlässiger Anhaltspunkt gilt die Verkalkung der Brustarterien.

S3-Leitlinie zu Pankreaskrebs aktualisiert

23.04.2024 Pankreaskarzinom Nachrichten

Die Empfehlungen zur Therapie des Pankreaskarzinoms wurden um zwei Off-Label-Anwendungen erweitert. Und auch im Bereich der Früherkennung gibt es Aktualisierungen.

Fünf Dinge, die im Kindernotfall besser zu unterlassen sind

18.04.2024 Pädiatrische Notfallmedizin Nachrichten

Im Choosing-Wisely-Programm, das für die deutsche Initiative „Klug entscheiden“ Pate gestanden hat, sind erstmals Empfehlungen zum Umgang mit Notfällen von Kindern erschienen. Fünf Dinge gilt es demnach zu vermeiden.

„Nur wer sich gut aufgehoben fühlt, kann auch für Patientensicherheit sorgen“

13.04.2024 Klinik aktuell Kongressbericht

Die Teilnehmer eines Forums beim DGIM-Kongress waren sich einig: Fehler in der Medizin sind häufig in ungeeigneten Prozessen und mangelnder Kommunikation begründet. Gespräche mit Patienten und im Team können helfen.

Update Radiologie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

Newsletter bestellen

Bildnachweise

Detektionsmethoden für die molekulare Ultraschallbildgebung./© Springer Medizin, Ärztin bei der Mammografie/© pixelfit / Getty Images / iStock (Symbolbild mit Fotomodellen), PET-MRT eines Pankreasschwanzkarzinoms/© Springer Medizin, Röntgenaufnahme des Thorax beim Kind/© Тихон Купревич / Stock.adobe.com (Symbolbild mit Fotomodellen), Person in ärztlichen Klamotten hält sich die Stirn/© Monet / Stock.adobe.com (Symbolbild mit Fotomodell)

Springer Medizin

Zusammenfassung

Hintergrund

Material und Methoden

Ergebnisse

Schlussfolgerung

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

Weitere Artikel der Ausgabe 11/2015

Nutzen der halbkoronaren Schichtung im MRT der HWS

Transkranieller fokussierter Ultraschall

Ultraschallbewegungstracking für die Strahlentherapie

Innovative molekulare Bildgebung mittels Optoakustik