This research is primarily focused on the study of tumors in experimental animal models using functional imaging in the presence of various contrast agents. The study of malignant tumor angiogenesis, oxygen saturation, glucose and amino acid metabolisms will lead to better methods for cancer detection as well as diagnosing and managing cancer. Non invasive in vivo diagnostic imaging technique is an area of great clinical interest in present days. In this study, noninvasive in vivo photoacoustic tomography and conventional fluorescence imaging together with multiphoton microscopic tomography were implemented to study the malignant tumor morphology and physiology. Tumor structure and angiogenesis were successfully imaged by photoacoustic tomography and conventional fluorescence imaging. The important malignant tumor cellular parameters such as oxygen saturation and αvβ3 integrin concentration were measured in living small animals (rodents) using the novel photoacoustic tomography technique. By implementing multiphoton microscopy using Cy3.5 NHS ester contrast agent, tumor amino acid metabolism was successfully studied in cell culture. This method will at least give you a relative concentration map of amino acid in cells. Non invasive in vivo imaging can be achieved by modifying the current multiphoton imaging setup. A new method for studying amino acid and glucose metabolisms of tumor cells using multiphoton imaging was developed.

This research is primarily focused on the study of tumors in experimental animal models using functional imaging in the presence of various contrast agents. The study of malignant tumor angiogenesis, oxygen saturation, glucose and amino acid metabolisms will lead to better methods for cancer detection as well as diagnosing and managing cancer. Non invasive in vivo diagnostic imaging technique is an area of great clinical interest in present days. In this study, noninvasive in vivo photoacoustic tomography and conventional fluorescence imaging together with multiphoton microscopic tomography were implemented to study the malignant tumor morphology and physiology. Tumor structure and angiogenesis were successfully imaged by photoacoustic tomography and conventional fluorescence imaging. The important malignant tumor cellular parameters such as oxygen saturation and αvβ3 integrin concentration were measured in living small animals (rodents) using the novel photoacoustic tomography technique. By implementing multiphoton microscopy using Cy3.5 NHS ester contrast agent, tumor amino acid metabolism was successfully studied in cell culture. This method will at least give you a relative concentration map of amino acid in cells. Non invasive in vivo imaging can be achieved by modifying the current multiphoton imaging setup. A new method for studying amino acid and glucose metabolisms of tumor cells using multiphoton imaging was developed.

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Entwicklung der Vaskularisierung und des Fasergehaltes im Knochenmark von CML-Patienten während der Behandlung mit Imatinib Gesteigerte Gefäßneubildung und retikuläre Fibrose sind zwei morphologische Veränderungen im Knochenmark von CML-Patienten, welche mit einem schlechteren Krankheitsverlauf assoziiert sind. Imatinib, ein selektiver Tyrosinkinaseinhibitor, hemmt die angiogenen und fibrogenen Substanzen VEGF und PDGF. Diese Dissertation untersuchte den Einfluss von Imatinib auf die Vaskularisierung und den retikulären Fasergehalt im Knochenmark von Patienten mit chronischer myeloischer Leukämie (CML). Es wurden 67 repräsentative Knochenmarkbiopsien von insgesamt 19 Patienten, behandelt in Multicenter-Studien an der Universitätsklinik Leipzig, eingeschlossen. Davon waren zehn Patienten bereits mit IFN-α + Cytarabin vorbehandelt worden. Neun Patienten mit neudiagnostizierter CML erhielten Imatinib als Ersttherapie. Knochenmarkbiopsien zu den Zeitpunkten t0 (vor Therapiebeginn), t1 (6-15 Monate) und t2 (21-36 Monate) nach Behandlungsstart mit Imatinib wurden untersucht. Weiter wurde eine Kontrollgruppe aus 19 KM-Biopsien gebildet, welche ohne pathologischen Befund waren. Während der Behandlung mit Imatinib kam es bei der Mehrzahl der Patienten zu einer Normalisierung der Gefäßdichte im Knochenmark. Der Fasergehalt im Knochenmark der CML-Patienten sank bei allen Patienten auf Normwerte ab. Dies zeigt den positiven Einfluss von Imatinib auf die morphologischen Veränderungen Vaskularisierung und Faserdichte im Knochenmark von CML-Patienten. Ein Einfluss der Vorbehandlung mit IFN-α + Cytarabin auf die Dynamik der morphologischen Parameter während der Behandlung mit Imatinib war nicht nachweisbar.

Entwicklung der Vaskularisierung und des Fasergehaltes im Knochenmark von CML-Patienten während der Behandlung mit Imatinib Gesteigerte Gefäßneubildung und retikuläre Fibrose sind zwei morphologische Veränderungen im Knochenmark von CML-Patienten, welche mit einem schlechteren Krankheitsverlauf assoziiert sind. Imatinib, ein selektiver Tyrosinkinaseinhibitor, hemmt die angiogenen und fibrogenen Substanzen VEGF und PDGF. Diese Dissertation untersuchte den Einfluss von Imatinib auf die Vaskularisierung und den retikulären Fasergehalt im Knochenmark von Patienten mit chronischer myeloischer Leukämie (CML). Es wurden 67 repräsentative Knochenmarkbiopsien von insgesamt 19 Patienten, behandelt in Multicenter-Studien an der Universitätsklinik Leipzig, eingeschlossen. Davon waren zehn Patienten bereits mit IFN-α + Cytarabin vorbehandelt worden. Neun Patienten mit neudiagnostizierter CML erhielten Imatinib als Ersttherapie. Knochenmarkbiopsien zu den Zeitpunkten t0 (vor Therapiebeginn), t1 (6-15 Monate) und t2 (21-36 Monate) nach Behandlungsstart mit Imatinib wurden untersucht. Weiter wurde eine Kontrollgruppe aus 19 KM-Biopsien gebildet, welche ohne pathologischen Befund waren. Während der Behandlung mit Imatinib kam es bei der Mehrzahl der Patienten zu einer Normalisierung der Gefäßdichte im Knochenmark. Der Fasergehalt im Knochenmark der CML-Patienten sank bei allen Patienten auf Normwerte ab. Dies zeigt den positiven Einfluss von Imatinib auf die morphologischen Veränderungen Vaskularisierung und Faserdichte im Knochenmark von CML-Patienten. Ein Einfluss der Vorbehandlung mit IFN-α + Cytarabin auf die Dynamik der morphologischen Parameter während der Behandlung mit Imatinib war nicht nachweisbar.

The pathological process behind abdominal aortic aneurysm (AAA) formation is poorly understood and difficult to study. The aim of the thesis was to study the pathophysiology of AAA formation with positron emission tomography (PET) technology, a molecular imaging technique, allowing in vivo studies of pathophysiological changes. In study I 18F-FDG, a glucose analogue, was tested. It had previously been reported as a useful tracer studying inflammation in AAAs. These studies included, however, foremost large, symptomatic, and inflammatory AAAs. In the present study on five small and seven large asymptomatic AAAs, no increase in 18F-FDG uptake could be revealed in vivo. In study II 11C-PK11195, a macrophage tracer, and 11C-D-deprenyl, an unspecific inflammatory tracer, previously never tested on asymptomatic AAAs, were tested in vivo on five and 10 AAA-patients respectively, without signs of increased levels of inflammatory activity in the aorta. In study III several tracers were screened in vitro through autoradiography on AAA tissue. [18F]fluciclatide, targeting the integrin αVβ3 receptor upregulated in angiogenesis, was the only tracer with an increased uptake. In study IV [18F]fluciclatide-autoradiography was performed on AAA tissue from five patients and non-aneurysmal aortic tissue obtained from five age and sex matched organ donors. The study showed a 56% increased specific uptake in AAA, although not significant (P=0.136). Immunohistochemical revealed inflammatory cell foci in close relation to the vessels. In conclusion, PET has potential to elucidate the pathophysiology of AAA formation. For the large group of small asymptomatic AAAs, 18F-FDG is not suitable, as the chronic inflammation in asymptomatic AAA is not sufficiently metabolically active. Furthermore, 11C-PK11195 and 11C-D-deprenyl were unable to show the chronic inflammation seen in asymptomatic AAA. The interesting finding with uptake of [18F]fluciclatide showed that angiogenesis may be imaged in large asymptomatic AAAs in vitro, through the integrin αVβ3 receptor. Thus, it is likely that future studies of the role of angiogenesis in AAA formation in vivo, in small AAAs, could use this target site. The development of an integrin αVβ3 receptor tracer, preferably with higher affinity, is in progress for further in vitro and in vivo studies.