A baixa oxigenação (hipóxia) altera drasticamente o metabolismo celular e a forma de produção de ATP, que em tumores pode estimular e permitir que as células desenvolvam mecanismos de escape, adaptação e resistência, contribuindo não só para um comportamento maligno e agressivo, mas também lhes conferindo resistência a tratamentos quimioterapêuticos e radioterapêuticos. A detecção de regiões de hipóxia em tumores pode ser realizada com diferentes radiofármacos. Neste trabalho preparamos e avaliamos o comportamento dos radiofármacos (18F)FAZA e [[99mTc]glucarato]- em células de melanoma murino B16F10, correlacionando dados bioquímicos e histopatológicos com a captação celular dos radiofármacos in vitro e com imagens em equipamento PET/SPECT/CT obtidas de camundongos C57Bl6 implantados com tumores. O (18F)FAZA foi obtido em rendimento de 17,9 % e pureza radioquímica de 86,72 %, enquanto que o rendimento e pureza radioquímica do [[99mTc]glucarato]- foi superior a 95 %, sendo que este complexo se liga à proteínas plasmáticas com taxa de aproximadamente 40 % e o complexo é desestabilizados pela mesmas, após 4 horas de incubação a 37 oC. O complexo também não é estável na presença de cisteína e histidina. A captação in vitro do [[99mTc]glucarato]- nas células foi da ordem de 0,1 % independente da condição e do tempo, enquanto que a captação de (18F)FAZA atingiu 0,9 % sob hipóxia e 0,2 % sob normóxia, nos primeiros 15 minutos de estudo. A biodistribuição ex vivo em camundongos apresentou taxa de captação por grama de tumor e razão tumor/sangue da ordem de 0,04 % e 1,49 para o [[99mTc]glucarato]- e de 0,34 % e 1,39 para o (18F)FAZA, em tempo de 1 hora. Imagem obtidas de camundongos, mostraram intensa captação da (18F)FDG no tumor, e tanto (18F)FAZA quanto [[99mTc]glucarato]- foram capazes de evidenciar regiões de hipóxia ou necrose, respectivamente, nos tumores, ainda que com baixa taxa de captação. Imagens autorradiográficas do [[99mTc]glucarato]- nos tumores excisados dos animais apresentaram distribuição homogênea no tumor, com algumas áreas de captação sugeridas como necróticas; tomando a autorradiografia como referência, o [[99mTc]glucarato]- não se concentrou na córtex renal, região reconhecidamente hipóxica. Assim, (18F)FAZA e [[99mTc]glucarato]- puderam ser preparados em nosso laboratório com qualidade suficiente para uso em pesquisa e demonstram potencial para utilização em novos estudos visando a detecção de regiões de hipóxia ou necrose, respectivamente / The low oxygen concentration, also named hypoxia, drastically alters cellular metabolism and the production form of ATP which, in tumors, can stimulate and allow cells to develop mechanisms for escape, adaptation and resistance, contributing not only to malignant and aggressive behavior, but also their conferring resistance to chemotherapeutic and radiotherapeutic treatments. The detection of regions of hypoxia in tumors can be performed using different radiopharmaceuticals. In this work we prepared and evaluated the behavior of radiopharmaceuticals (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- in B16F10 murine melanoma cells, biochemical and histopathological data correlating it with the radiopharmaceutical cellular uptake, both in vitro or by PET/SPECT/CT imaging obtained from C57Bl6 mice implanted with tumors. The (18F)FAZA was obtained in radiochemical yield of 17.8 % and radiochemical purity of 86.72 %, while the radiochemical yield and purity for [[99mTc]glucarate] - was higher to 95 %, and this complex binds to the plasma proteins at concentration of 40 %, however a the complex is unstable in presence of albumine after 4 hours, at 37 oC. The complex is unstable in the presence of cysteine and histidine, at 37 oC. The in vitro uptake of [[99mTc]glucarate]- in B16F10 cells was approximately 0.1% independently of experimental conditions, while (18F)FAZA reached 0.9%, under hypoxia, and 0.2%, under normoxia, the first 15 minutes of the study. The ex vivo biodistribution in mice showed uptake in tumor and tumor/blood ratio of the 0.04 % and 1.49 for [[99mTc]glucarate]- and 0.34 % and 1.39 for (18F)FAZA. Imaging obtained from mice showed intense uptake of (18F)FDG in the tumor, and both (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- were able to show hypoxia or necrotic regions in the tumor. Autoradiographic imaging showed homogeneous distribution of [[99mTc]glucarate]- in the slices of tumor excised from animals; taking kidney autoradiography as a reference, the [[99mTc]glucarate]- was not concentrated in renal cortex, a region admittedly hypoxic. In conclusion (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- could be prepared in our laboratory with sufficient quality for use in research and demonstrate potential for use in future studies aiming to detect regions of hypoxia and necrosis, respectively

Eine Melanomerkrankung im metastasierten Stadium ist heute noch eine nicht heilbare und in den meisten Fällen tödlich verlaufende Erkrankung. Über 50% der Patienten mit metastasierendem malignen Melanom entwickeln Lungenmetastasen. Nach dem Auftreten von Lungenmetastasen beträgt die durchschnittliche Überlebenszeit noch 7,3 Monate. Demnach ist die Entwicklung von Therapiestrategien notwendig, um das Fortschreiten von Tumormetastasen oder sogar deren Entstehung zu verhindern. Die lokale Stimulation der angeborenen Immunabwehr durch Behandlung mit Toll-like-Rezeptor-Agonisten käme hierfür in Frage. Inhalative Behandlungen mit Immunmodulatoren, wie sie für IL-2 beschrieben wurden, könnten insbesondere für die Behandlung pulmonaler Metastasen genutzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde das pulmonale angeborene Immunsystem im Mausmodell durch den TLR2/6-Agonisten MALP-2 stimuliert und die Auswirkung dieser Immunstimulation auf experimentell induzierte pulmonale Melanommetastasen untersucht. Intratracheale Instillationen von 0,5 µg MALP-2 führten zu starker Einwanderung neutrophiler Granulozyten (6-fach) und Makrophagen (3,4-fach) in die Lunge von C57/BL6-Mäusen. Innerhalb von 24 h war das Maximum der Immunzelleinwanderung erreicht. Der Leukozyteneinstrom fiel dann innerhalb von 72 h wieder auf das Ursprungsniveau zurück. Weitere Untersuchungen konnten zeigen, dass MALP-2 auch zu einer deutlichen Steigerung der Expression von VCAM-1 in pulmonalen Blutgefäßen führt. In vitro Experimente zeigten, dass dieses Adhäsionsmolekül die Bindung von B16-F10-Melanomzellen vermitteln kann.  Außerdem führte die MALP-2-Behandlung weder in vitro noch in vivo zu einer signifikanten Steigerung der Fähigkeit von Immunzellen, B16-F10-Melanomzellen zu lysieren.  So konnte, im Gegensatz zu Rückschlüssen aus früheren Publikationen, trotz der ausgeprägten Stimulation des pulmonalen Immunsystems und unabhängig vom Applikationsregime durch MALP-2 vor oder nach Tumorinokulation im Mausmodell keine signifikante Änderung der pulmonalen Metastasen erreicht werden. Durch Markierung von Melanomzellen, die stabil mit Green fluorescent Protein transfiziert waren, war es möglich, Melanomzellen kurz nach Tumorzellaussaat zu untersuchen. Eine lokale TLR2/6-Aktivierung durch MALP-2-Instillation 24 h vor Tumorinokulation führte aber in vivo zu keiner Beeinflussung des pulmonalen Melanomzellarrests im Mausmodell. Außerdem konnte gezeigt werden, dass auch das „Boostern“ des Immunsystems durch wiederholte intratracheale MALP-2-Applikation an bereits etablierten pulmonalen Metastasen zu keiner Änderung des klinischen Gesamtresultates führt. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass diese teilweise unerwarteten Ergebnisse deutlich machen, dass klinische Vorhersagen bezüglich immunmodulierender Therapien mit Vorsicht zu stellen sind, insbesondere, da multiple, sich wechselseitig beeinflussende Effekte durch die Immunstimulantien selbst das Gesamtergebnis einer Tumortherapie beeinflussen können.

A baixa oxigenação (hipóxia) altera drasticamente o metabolismo celular e a forma de produção de ATP, que em tumores pode estimular e permitir que as células desenvolvam mecanismos de escape, adaptação e resistência, contribuindo não só para um comportamento maligno e agressivo, mas também lhes conferindo resistência a tratamentos quimioterapêuticos e radioterapêuticos. A detecção de regiões de hipóxia em tumores pode ser realizada com diferentes radiofármacos. Neste trabalho preparamos e avaliamos o comportamento dos radiofármacos (18F)FAZA e [[99mTc]glucarato]- em células de melanoma murino B16F10, correlacionando dados bioquímicos e histopatológicos com a captação celular dos radiofármacos in vitro e com imagens em equipamento PET/SPECT/CT obtidas de camundongos C57Bl6 implantados com tumores. O (18F)FAZA foi obtido em rendimento de 17,9 % e pureza radioquímica de 86,72 %, enquanto que o rendimento e pureza radioquímica do [[99mTc]glucarato]- foi superior a 95 %, sendo que este complexo se liga à proteínas plasmáticas com taxa de aproximadamente 40 % e o complexo é desestabilizados pela mesmas, após 4 horas de incubação a 37 oC. O complexo também não é estável na presença de cisteína e histidina. A captação in vitro do [[99mTc]glucarato]- nas células foi da ordem de 0,1 % independente da condição e do tempo, enquanto que a captação de (18F)FAZA atingiu 0,9 % sob hipóxia e 0,2 % sob normóxia, nos primeiros 15 minutos de estudo. A biodistribuição ex vivo em camundongos apresentou taxa de captação por grama de tumor e razão tumor/sangue da ordem de 0,04 % e 1,49 para o [[99mTc]glucarato]- e de 0,34 % e 1,39 para o (18F)FAZA, em tempo de 1 hora. Imagem obtidas de camundongos, mostraram intensa captação da (18F)FDG no tumor, e tanto (18F)FAZA quanto [[99mTc]glucarato]- foram capazes de evidenciar regiões de hipóxia ou necrose, respectivamente, nos tumores, ainda que com baixa taxa de captação. Imagens autorradiográficas do [[99mTc]glucarato]- nos tumores excisados dos animais apresentaram distribuição homogênea no tumor, com algumas áreas de captação sugeridas como necróticas; tomando a autorradiografia como referência, o [[99mTc]glucarato]- não se concentrou na córtex renal, região reconhecidamente hipóxica. Assim, (18F)FAZA e [[99mTc]glucarato]- puderam ser preparados em nosso laboratório com qualidade suficiente para uso em pesquisa e demonstram potencial para utilização em novos estudos visando a detecção de regiões de hipóxia ou necrose, respectivamente / The low oxygen concentration, also named hypoxia, drastically alters cellular metabolism and the production form of ATP which, in tumors, can stimulate and allow cells to develop mechanisms for escape, adaptation and resistance, contributing not only to malignant and aggressive behavior, but also their conferring resistance to chemotherapeutic and radiotherapeutic treatments. The detection of regions of hypoxia in tumors can be performed using different radiopharmaceuticals. In this work we prepared and evaluated the behavior of radiopharmaceuticals (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- in B16F10 murine melanoma cells, biochemical and histopathological data correlating it with the radiopharmaceutical cellular uptake, both in vitro or by PET/SPECT/CT imaging obtained from C57Bl6 mice implanted with tumors. The (18F)FAZA was obtained in radiochemical yield of 17.8 % and radiochemical purity of 86.72 %, while the radiochemical yield and purity for [[99mTc]glucarate] - was higher to 95 %, and this complex binds to the plasma proteins at concentration of 40 %, however a the complex is unstable in presence of albumine after 4 hours, at 37 oC. The complex is unstable in the presence of cysteine and histidine, at 37 oC. The in vitro uptake of [[99mTc]glucarate]- in B16F10 cells was approximately 0.1% independently of experimental conditions, while (18F)FAZA reached 0.9%, under hypoxia, and 0.2%, under normoxia, the first 15 minutes of the study. The ex vivo biodistribution in mice showed uptake in tumor and tumor/blood ratio of the 0.04 % and 1.49 for [[99mTc]glucarate]- and 0.34 % and 1.39 for (18F)FAZA. Imaging obtained from mice showed intense uptake of (18F)FDG in the tumor, and both (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- were able to show hypoxia or necrotic regions in the tumor. Autoradiographic imaging showed homogeneous distribution of [[99mTc]glucarate]- in the slices of tumor excised from animals; taking kidney autoradiography as a reference, the [[99mTc]glucarate]- was not concentrated in renal cortex, a region admittedly hypoxic. In conclusion (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- could be prepared in our laboratory with sufficient quality for use in research and demonstrate potential for use in future studies aiming to detect regions of hypoxia and necrosis, respectively