A aterosclerose é caracterizada como uma doença imune-inflamatória crônica das artérias devido ao grande acúmulo de lipídios na íntima. Um dos fatores envolvidos na progressão da aterosclerose é a presença de uma subfração de partículas de lipoproteína de baixa densidade (LDL) com um grau mínimo de modificação, denominada LDL eletronegativa [LDL(-)], que possui propriedades pró-inflamatórias, apresenta maior retenção na íntima das artérias e maior tempo de permanência na circulação sanguínea, gerando respostas imuno-inflamatórias. Epítopos de anticorpos monoclonais importantes no reconhecimento das partículas de LDL(-) foram mapeados por phage display, gerando peptídeos mimotopos (P1A3 e P2C7) com potencial para acompanhamento da progressão da aterosclerose, sendo excelentes candidatos como radiotraçadores marcados com emissores de pósitrons para obtenção de imagens moleculares por tomografia por emissão de pósitrons (PET) associada à tomografia computadorizada (PET/CT). O peptídeo P1A3 foi radiomarcado com 64Cu através da complexação com o quelante DOTA, obtendo-se imagens por PET/CT da captação do peptídeo na região do arco aórtico de camundongos knockout para a apolipoproteína E (Apoe-/-) comparados com animais controle sem lesões ateroscleróticas. Antes da obtenção das imagens PET/CT, os peptídeos radiomarcados foram validados através de estudos de estabilidade e biodistribuição, acumulando-se rapidamente nos rins. Também foi sintetizado um nanocluster de ouro, marcado com 64Cu e funcionalizado com P1A3 em sua superfície, observando-se o maior direcionamento dos nanoclusters de ouro ligados ao P1A3 para a região das lesões ateroscleróticas do arco aórtico de camundongos Apoe-/-, comparado ao nanocluster controle. Os peptídeos P1A3 e P2C7 radiomarcados com 68Ga, foram também avaliados por imagens PET/CT em camundongos knockout para o gene do receptor da LDL (LDLr-/-) tratados ou não com dieta hipercolesterolêmica. As imagens PET/CT mostraram que os peptídeos marcados com 68Ga tiveram um aumento de captação na região do arco aórtico de camundongos LDLr-/- hipercolesterolêmicos em relação ao controle. Além disso, P2C7 foi radiomarcado com 99mTc e sua biodistribuição demonstrou uma relação maior de % atividade injetada (AI)/órgão da aorta/coração nos camundongos hipercolesterolêmicos, em concordância com a imagem obtida por SPECT (tomografia computadorizada por emissão de fóton único) que revelou maior captação no arco aórtico. / Atherosclerosis is characterized as a chronic immune-inflammatory disease of the large arteries due to the accumulation of lipids in the intima. One of the factors involved in the progression of atherosclerosis is the presence of a subfraction of low-density lipoprotein (LDL) particles with a minimum degree of modification, called electronegative LDL [LDL (-)], which has proinflammatory properties, retention in the intima of the arteries and longer residence time in the blood circulation, generating immune-inflammatory responses. Epitopes of monoclonal antibodies important for the recognition of LDL(-) particles were mapped by phage display, generating mimotope peptides (P1A3 and P2C7) with potential to monitor the progression of atherosclerosis. These peptides are excellent candidates as radiotracers labeled with positron emitters to obtain molecular images by positron emission tomography (PET) associated with computed tomography (PET/CT). The P1A3 peptide was radiolabeled with 64Cu by complexation with the DOTA chelator to obtain PET/CT images of the peptide uptake in the aortic arch of apoliprotein E knockout mice (Apoe-/-) compared to control animals without atherosclerotic lesions. Prior to PET/CT imaging, radiolabeled peptides were validated by stability and biodistribution studies that indicated rapid accumulation in the kidneys. It was also synthesized a gold nanocluster, labeled with 64Cu and functionalized with P1A3 on its surface, observing the greater targeting of gold nanoclusters bound to P1A3 in the region of the atherosclerotic lesions of the aortic arch of Apoe-/- mice, compared to control nanocluster. The P1A3 and P2C7 peptides radiolabeled with 68Ga were also evaluated by PET imaging in LDL receptor gene knockout mice (LDLr-/-) treated or not with a hypercholesterolemic diet. PET/CT images showed that the 68Ga-labeled peptides had increased uptake in aortic arch of LDLr-/- hypercholesterolemic mice in relation to the control. Furthermore, the biodistribution of 99mTc-radiolabeled P2C7 showed a higher %ID (injected dose)/organ ratio of aorta/heart in hypercholesterolemic mice that was in accordance to SPECT (single photon emission computed tomography) imaging showing its higher uptake in the aortic arch.

INTRODUÇÃO: Obesidade e doença de Alzheimer afetam um número cada vez maior de pessoas no mundo. Nos últimos anos, surgiram várias evidências de que essas duas doenças estão interligadas, sendo obesidade um fator de risco para a ocorrência de demência. A doença de Alzheimer é de mau prognóstico e de difícil tratamento e estão envolvidos na sua patogênese fatores genéticos e ambientais. A obesidade é encarada como um fator ambiental modificável e, talvez, capaz de mudar a história natural da doença se precocemente controlada. A cirurgia bariátrica é o tratamento mais eficaz para obesidade severa; no entanto, não se sabe claramente o efeito da cirurgia bariátrica sobre o metabolismo cerebral e a função cognitiva. OBJETIVOS: Avaliar prospectivamente o impacto da perda de peso induzida pela cirurgia bariátrica sobre metabolismo cerebral e função cognitiva de obesos; correlacionar metabolismo cerebral e função cognitiva antes e após a cirurgia bariátrica com marcadores metabólicos e inflamatórios. MÉTODOS: 17 mulheres obesas realizaram tomografia computadorizada com emissão de pósitrons com flúor-desoxi-glicose (PET-FDG) para avaliação do metabolismo cerebral de repouso (metabolismo glicolítico regional), testes neuropsicológicos para avaliação da função cognitiva e dosagens de marcadores metabólicos e inflamatórios antes e após a cirurgia bariátrica e, foram comparadas com 16 mulheres de peso normal, eutróficas, pareadas em idade e escolaridade. Foram excluídas da seleção pacientes portadoras de diabetes, usuárias de medicação psicotrópica nos três meses que antecederam as avaliações, portadoras de doença psiquiátrica grave atual ou prévia e mulheres com história de pais acometidos por demência antes dos 70 anos de idade. Nas mulheres obesas as avaliações do metabolismo cerebral, da função cognitiva e das dosagens laboratoriais foram realizadas antes e aproximadamente seis meses após a cirurgia bariátrica, enquanto nas mulheres eutróficas foram realizadas apenas uma vez. Os dados de imagem foram processados através do programa Statistical Parametric Mapping (SPM versão 8) e os demais através do Statistical Analysis System (SAS versão 9.3). Os dados encontrados nas obesas antes da cirurgia foram comparados aos obtidos após a perda de peso e, ambos foram comparados aos dados obtidos nas mulheres eutróficas. RESULTADOS: Mulheres com idade média de 40,5±9,1 anos e índice de massa corporal (IMC) médio de 50.1±4,7 kg/m2 quando comparadas a mulheres de mesma faixa etária com IMC médio de 22.3±2,1 kg/m2 apresentaram aumento do metabolismo cerebral em algumas áreas, principalmente do giro cingulado posterior, com valor de p corrigido para comparações múltiplas de 0,004. No entanto, não encontramos diferença no desempenho dos testes neuropsicológicos entre os grupos. Após a perda de peso, o metabolismo cerebral das mulheres obesas ficou semelhante ao das mulheres eutróficas e houve melhora no desempenho de teste que avalia função executiva (Trail Making Test). CONCLUSÃO: Estudos mostram que o giro cingulado posterior é uma das primeiras áreas acometidas pela doença de Alzheimer e que o aumento do metabolismo cerebral regional pode ser deletério. Esta condição encontrada em obesas, parece ser revertida após a perda de peso induzida por cirurgia bariátrica, acompanhando melhora da função executiva e de marcadores metabólicos e inflamatórios / INTRODUCTION: Obesity and Alzheimer\'s disease affect a growing number of people in the world. In recent years, evidence has arisen suggesting that these two illnesses are linked, with obesity being a risk factor for the occurrence of dementia. Alzheimer\'s disease has an unfavorable prognosis, is hard to treat and genetic and environmental factors are involved in the pathogenesis. Obesity is regarded as a modifiable environmental factor and maybe capable of changing the natural prognosis of the disease if controlled at an early stage. Bariatric surgery is the most effective treatment for severe obesity, however the effect of bariatric surgery on cerebral metabolism and cognitive function is not clearly known. OBJECTIVES: Prospectively assess the impact of weight loss caused by bariatric surgery on the cerebral metabolism and cognitive function of the obese. Correlate the cerebral metabolism and cognitive function before and after bariatric surgery with metabolic and inflammatory markers. METHODS: 17 obese women performed computerized positron emission tomography with fluoro-deoxy-glucose (FDG-PET) for the assessment of resting cerebral metabolism (regional glycolytic metabolism), neuropsychological tests to assess cognitive function and doses of metabolic and inflammatory markers before and after bariatric surgery and compared with 16 women of normal weight, eutrophic, paired by age and level of education. Patients with diabetes, those who had used psychotropic medication within three months prior to the assessments, people with current or previous history of severe psychiatric illness and women with a family history of dementia before 70 years of age. The assessments of cerebral metabolism, cognitive function and laboratory doses were conducted before and approximately 6 months after bariatric surgery in the obese women, whereas the women of normal weight were only assessed once. The imaging data was processed using the Statistic Parametric Mapping (SPM version 8) program and the others through the Statistical Analysis System (SAS version 9.3). The data found in the obese women prior to surgery were compared with those after the weight loss, and both were compared to the data taken from the eutrophic women. RESULTS: Women with a mean age of 40.5±9.1 years and mean body mass index (BMI) of 50.1±4.7 kg/m2 when compared to women of the same age group with mean BMI of 22.3±2.1 kg/m2 presented increased cerebral metabolism in some areas, in particular of the posterior cingulate gyrus, with a corrected p value for multiple comparisons of 0.004. However, differences were not found between the groups for the performance of the neuropsychological tests. After weight loss, the cerebral metabolism of the obese women was similar to the eutrophic women and they performed better in the tests to assess executive function (Trail Making Test). CONCLUSION: Studies show that the posterior cingulate gyrus is one of the first areas affected by Alzheimer\'s disease and that having increased regional cerebral metabolism may be deleterious. This condition found in the obese, appears to be reversed after weight loss induced by bariatric surgery, followed by improved executive function and metabolic and inflammatory markers

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The positron emission tomography (PET), associated with computed tomography (CT) is a diagnostic technique from nuclear medicine called PET/CT. It is possible to estimate conversion coefficient for absorbed doses in PET/CT by means of computational simulations by Monte Carlo method. The main purpose of this work was, using the MCNPX code, to study the absorbed doses in internal organs of patients due PET/CT exams. For this, anthropomorphic computational phantoms with more realistic representation of adult and pediatric patients and their internal structures were employed. These phantoms were incorporated in scenarios of radiation of two PET/CT equipment, a Discovery VCT (GE) and Biograph (Siemens). Six different types of positron-emitting radionuclides are simulated. Variations in morphology due to the gravitational effect were also considered for the adult phantoms. The second objective was to construct a physical phantom for the validation of dosimetric irradiation scenarios using optically stimulated luminescence technique. The collimation and filtration models of beams were experimentally determined, and later implemented in MCNPX code. Using the computed tomography dose index (CTDI) quantities the irradiation scenarios have been validated for the CT. The estimated effective doses in the adult anthropomorphic computational phantoms due to CT are responsible for 9.0% and 20.2% considering GE and Siemens PET/CT equipments, respectively. For the 18F-FDG, specifically, these dose coefficients for absorbed doses showed an increase of 30% compared to values from ICRP 106. In children, the effective dose due to CT increased by 23.6% when compared to the results of the literature. Considering the same 18F-FDG, the results showed variations of 0.1%, 8.2% and 5.2% for 1 year, 5 and 10 years, respectively, compared to the values in ICRP 106. For children it necessary a special attention to the parameters protocol in PET/CT scans to ensure minimum effective doses to each age. The physical phantom proved be effective to validation of computational scenarios, despite limitations in regard to absorbed doses determination in the source region but also in the amount of available sources (only one). / A tomografia por emissão de pósitrons (PET), associada à tomografia computadorizada (CT), é uma técnica diagnóstica da medicina nuclear chamada de PET/CT. É possível estimar coeficientes de conversão para dose absorvida em PET/CT por meio de simulações computacionais realizadas com o método de Monte Carlo. A proposta principal deste trabalho foi, utilizando o código MCNPX, estudar as doses absorvidas em órgãos internos de pacientes em decorrência de exames de PET/CT. Para isso, foram empregados simuladores antropomórficos computacionais com representação dos órgãos e estruturas internas realistas de pacientes adultos e pediátricos incorporados em cenários de radiação de dois equipamentos PET/CT, modelos Discovery VCT (GE) e Biograph (Siemens). Foram considerados seis diferentes tipos de radionuclídeos emissores de pósitrons. Variações morfológicas devido ao efeito gravitacional foram também levados em conta para os simuladores adultos. O segundo objetivo foi construir um objeto simulador físico para validação dosimétrica dos cenários de irradiação com a técnica de luminescência opticamente estimulada. Foram determinados experimentalmente modelos de colimação e filtração dos feixes, implementados posteriormente no código MCNPX. Utilizando a grandeza índice de dose em tomografia computadorizada os cenários das irradiações foram validados para o feixe de CT. As doses efetivas estimadas nos simuladores computacionais antropomórficos adultos devido à CT são responsáveis por 14,2% e 26,3% nos equipamentos GE e Siemens, respectivamente. Devido ao 18F-FDG, os coeficientes de dose para dose absorvida apresentaram um acréscimo de 30% em relação aos valores da ICRP 106. Em crianças, as doses efetivas devido ao CT aumentaram em até 23,6%, comparadas a resultados da literatura. Considerando-se o 18F-FDG, os resultados mostraram variações de 0,1%, 8,2% e 5.2% para simuladores de 1, 5 e 10 anos, respectivamente, comparados aos valores da ICRP 106. Para as crianças há necessidade de atenção especial nos protocolos em exames de PET/CT, a fim de garantir valores mínimos de dose efetivas para cada idade. O objeto simulador físico construído mostrou-se eficaz na validação dos cenários computacionais, apesar de limitações no que refere à determinação das doses absorvidas na região fonte, como também na quantidade de regiões fontes disponíveis (apenas uma).

O tumor sob hipóxia apresenta resistência a terapia antitumoral convencional por diferentes mecanismos. O uso de métodos diagnósticos moleculares não invasivos, como imagem por PET, permite a identificação de tumores sob hipóxia e auxilia no delineamento da estratégia terapêutica mais adequada. Atualmente, diversas pesquisas têm demonstrado alternativas ao tratamento de tumores sob hipóxia, explorando características como, potencial redutor do tumor e inibição de mecanismos de adaptação celular para a sobrevivência sob essa condição. Assim, neste trabalho foi realizada a síntese e avaliação in vivo de novo derivado 2-nitroimidazol, contendo o grupo hidrofílico zwiteriônico amôniometil-trifluoroborato (AMBF3), 18F-AmBF3-bu-2NI, com potencial para geração de imagens de tumores sob hipóxia. O composto AmBF3-bu-2NI foi facilmente preparado em 4 etapas sintéticas. A marcação com 18F foi realizada via reação de troca isotópica 18F-19F e 18F-AmBF3-bu-2NI foi obtido em 14,8 ± 0,4% de rendimento radioquímico (n = 3) com decaimento corrigido, 24,5 ± 5,2 GBq/?mol de atividade específica e >99% de pureza radioquímica. Estudos de imagem e biodistribuição ex vivo em camundongos, portando tumores HT-29, demonstraram que 18F-AmBF3-bu-2NI possui rápido clearance do sangue, com excreção pelas vias hepatobiliar e renal. No entanto, o tumor não foi visualizado em imagens de PET até 3 h pós-injeção devido à baixa captação tumoral (0,54 ± 0,13 e 0,19 ± 0,04% AI/g em 1 e 3 h pós-injeção, respectivamente), devido à não difusão de 18F-AmBF3-bu-2NI através da membrana celular. Adicionalmente, compostos quinazolinicos com potencial aplicação em diagnóstico foram também sintetizados contendo unidades biorredutives, nitro-benzil e nitro-imidazol, além de grupo fluoroetil, inicialmente contendo 19F (frio), como padrão analítico para a síntese do radiotraçador. Entretanto, devido a formação de produtos voláteis durante a radiossíntese da unidade 2-[18F]fluoroetil 4-metilbenzenosulfonato (34*), para incorporação no anel quinazolínico, a obtenção do radiotraçador e os correspondentes estudos de biodistribuição e imagem não foram realizados. Em paralelo ao trabalho anterior, foi realizada a síntese de um conjunto de 12 compostos aminotriazolil-quinazolínicos com potencial atividade antitumoral, via reação de cicloadição CuAAC. Inicialmente todos derivados quinazolínicos obtidos no trabalho para aplicação no diagnóstico foram testados em uma série de linhagens de células tumorais sob condições de normóxia e hipóxia (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, PC3, MKN45, U251, U87, MIA PaCa-2, Skmel37, e A549, na concentração de 10 ?M), empregando cisplatina como referência. Neste estudo, apenas os derivados contendo grupo nitro-benzil-triazólico 61 e 63, apresentaram cerca de 50% de inibição de células MKN45 em normóxia e 40% em células SKBR3 sob hipóxia, respectivamente. Na sequência, os 12 derivados aminotriazolil-quinazolínicos foram submetidos a avaliação da citotoxicidade in vitro sob as linhagens de células tumorais de mama (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, na concentração de 30 ?M), empregado os controles positivos Erlotinib e ii Lapatinib. Apenas o derivado contendo a função ftalimida 9, não substituído nas posições C-6 e C-7 do anel quinazolínico, apresentou cerca de 60% de inibição de células SKBR3 em hipóxia. Paralelamente, os derivados aminotriazolil-quinazolínicos foram submetidos à avaliação de triagem da atividade inibitória frente as quinases HER2, EGFR e PERK, na concentração de 10 ?M. Todavia, não houve inibição significativa nas enzimas avaliadas na concentração testada. Novos ensaios estão em andamento a fim de determinar a capacidade dos compostos atuarem como inibidores do crescimento de outras linhagens de células tumorais. / Tumor hypoxia is resistant to conventional antitumor therapy by different mechanisms. The use of non-invasive molecular diagnostic methods, such as PET imaging, allows the identification of tumors under hypoxia and assists in designing the most appropriate therapeutic strategy. Currently, several researches have provided alternative treatments for tumors under hypoxia, exploring some specific properties, such as tumor reducing potential and inhibition of adaptive mechanisms required for cell survival under hypoxia. Thus in this work, it was performed the synthesis and in vivo evaluation of new 2-nitroimidazole derivative, containing the zwitterionic hydrophilic group, ammonium methyl- trifluoroborate (AMBF3), 18F-AmBF3-bu-2NI, with potential for tumor imaging in hypoxia. The compound AmBF3-bu-2NI was easily prepared in four steps. 18F labeling was conducted via 18F-19F isotope exchange reaction, and 18F-AmBF3-bu-2NI was obtained in 14.8 ± 0.4% (n = 3) decay-corrected radiochemical yield with 24.5 ± 5.2 GBq/?mol specific activity and > 99% radiochemical purity. Imaging and biodistribution ex vivo studies in HT-29 tumor-bearing mice showed that 18F-AmBF3-bu-2NI cleared quickly from blood, and was excreted via the hepatobiliary and renal pathways. However, tumor PET images were not visualized until 3 h post-injection due to low tumor uptake (0.54 ± 0.13 and 0.19 ± 0.04%ID/g at 1 h and 3 h post-injection, respectively) due to non-diffusion of 18F-AmBF3-bu-2NI through the cell membrane. Additionally, quinazolinic compounds with potential diagnostic application were also synthesized containing biorreductive units, nitrobenzyl and nitroimidazole, as well as a fluoroethyl group, initially containing 19F (cold), as an analytical standard for the synthesis of the radiotracer. However, due to the formation of volatile products during the radiosynthesis of the 2-[18F] fluoroethyl 4-methylbenzenesulfonate (34*) unit, for incorporation into the quinazoline ring, the radiotracer preparation and its corresponding biodistribution and imaging studies were not performed. Concomitantly to the previous work, the synthesis of a set of 12 aminotriazolyl-quinazoline compounds with potential antitumor activity was performed, via the CuAAC cycloaddition reaction. Initially, all quinazolinic derivatives obtained in the work for application in the diagnosis were tested in a range of tumor cell lines under normoxia and hypoxia conditions (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, PC3, MKN45, U251, U87, MIA PaCa-2, Skmel37, and A549, at 10 ?M), using cisplatin as a reference. In this study, only the derivatives bearing the nitrobenzyltriazole group 61 and 63 showed about 50% inhibition of MKN45 cells in normoxia and 40% in SKBR3 cells under hypoxia, respectively. In the sequence, the 12 aminotriazolyl-quinazoline derivatives were submitted to in vitro cytotoxicity evaluation using breast tumor cell lines (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, at 30 ?M), in the presence of the reference drugs Erlotinib and Lapatinib. Only the derivative containing the phthalimide function 9, unsubstituted at C-6 and C-7 positions of the quinazoline ring, displayed about 60% inhibition on SKBR3 cells under hypoxia. Concomitantly, the inhibitory iv activity of these aminotriazolyl-quinazoline derivatives were also subjected to a screening evaluation against the HER2, EGFR and PERK kinases, 10 ?M. However, there was no significant inhibition of these enzymes at the tested concentration. New assays are ongoing to determine the inhibitory activity under other tumor cell lines.

Dentre as técnicas diagnósticas por imagem, em Medicina Nuclear, têm-se destacado a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET). O PET fornece imagens funcionais da região ou órgão de interesse, possibilitanto o diagnóstico de várias doenças e, também, um mapeamento da evolução ou regressão das mesmas. Os atuais sistemas PET apresentam blocos de cristais arranjados em geometria circular, mas a busca por novos arranjos, em geometrias diferenciadas, é pertinente, pois pode possibilitar um melhor desempenho destes tomógrafos. O objetivo deste estudo é avaliar o desempenho de um sistema PET constituído por blocos de cristais em arranjo elipsoidal. Para tal estudo, fez-se uso do GATE, ambiente de simulação para tomografia por emissão que apresentou resultados satisfatórios comparados à aparelhos utilizados na rotina clínica. Desta forma, elaborou-se dois sistemas PET, o primeiro com 46 blocos de cristais arranjados em geometria circular, no qual, os detectores opostos foram separados a uma distância de 816,4 mm na direção transaxial. No segundo caso, utilizou-se 36 blocos de cristais, arranjados em geometria elíptica, onde os detectores foram separados a uma distância de 500 mm na direção vertical e 816,4 mm na direção horizontal. Uma vez realizadas as simulações, fez-se os testes de validação para Sensibilidade, Fração de Espalhamento, NEC (Noise Equivalente Count Rate) e Resolução Espacial, para então, avaliar e comparar o desempenho do sistema PET para ambas as geometrias propostas. Estes testes foram feitos de acordo com as especificações da norma NEMA NU 2-2007. Para o teste de sensibilidade, com o phantom localizado no centro do FOV transaxial do tomógrafo, obteve-se um ganho no sistema PET, com geometria elíptica, de 28,7% em relação ao sistema convencional, de geometria circular. Para o phantom deslocado à 10 cm do centro do FOV transaxial, a sensibilidade do sistema PET elíptico foi 26,2% superior em relação ao circular. O tempo de aquisição para cada simulação neste teste foi de 400 s. Para os testes de Fração de Espalhamento e NEC foram realizadas 33 simulações, para cada geometria, variando o tempo de aquisição e a atividade. A fração de espalhamento na geometria elíptica foi de 35,5% e na circular 34,6%. Na geometria circular, a curva NEC atinge o pico máximo em 259,3 kcps a uma concentração de atividade de 34,1 kBq ml-1 , já para geometria elíptica, o pico máximo é atingido em 239,1 kcps a uma concentração de atividade de 24,8 kBq ml-1 . As medidas foram adquiridas em três posições transaxiais (x,y) no centro do FOV e, posteriormente, deslocadas em ¼ do centro do FOV, totalizando 6 medidas para cada geometria. Para cada uma destas 6 medidas, encontrou-se a FWHM (largura a meia altura) e a FWTM (largura a 10% do máximo) nos 3 eixos de coordenadas (x,y,z), assim, para cada geometria proposta obteve-se 18 valores de FWHM e 18 valores de FWTM. A geometria elíptica apresentou melhoras na resolução espacial em FWHM em 4 dos 18 valores de resolução. Já para FWTM, a geometria elíptica apresentou melhora em 8 dos 18 valores de resolução. Em relação a FWHM, onde houve melhora na resolução espacial, teve-se um ganho médio de 18,7%. Já as perdas, em resolução espacial foi em média 43,26%. Para FWTM, a melhora em resolução espacial foi em média 12,09%, mas a perda de resolução, neste caso, foi em média 45,59%. Pode-se concluir que a geometria proposta apresenta algumas vantagens em relação a geometria convencional. Na geometria elíptica há uma redução de 10 blocos de cristais em relação a geometria circular, o que possivelmente gera uma redução no custo de fabricação do tomógrafo. Em relação a sensibilidade, há uma melhora significativa para nova geometria, bem como uma redução da concentração da atividade na qual o tomógrafo alcança seu melhor desempenho, embora ocorra uma ligeira diminuição na taxa de contagens no sistema elíptico. Essa redução na concentração de atividade pode ocasionar uma redução no tempo de exame e utilização de menos material radioativo, reduzindo o risco ao paciente e o custo do exame, bem como possibilitando a realização de um maior número de exames num mesmo intervalo de tempo. A fração de espalhamento do sistema elíptico é ligeiramente maior em relação ao sistema circular. A principal perda do sistema PET elíptico está na resolução espacial, onde não houve melhoras para maior parte das medidas realizadas, necessitando de alguns ajustes que pode se dar, entre outras coisas, no arranjo dos blocos de cristais. Acredita-se que ajustes na angulação dos detectores e na formação das coincidências seja possível melhorias nas resoluções, e NEC. / Among the diagnostic imaging techniques, in Nuclear Medicine, have been prominent in Positron Emission Tomography (PET). PET provides functional images of the region or organ of interest, allowing diagnostic of various diseases and also a mapping of the development or regression of the same. Current PET systems feature blocks arranged in circular geometry crystals, but the search for new arrangements, in different geometries, is relevant because it can provide a better performance of these scanners. The objective of this study is to evaluate the performance of a PET system consisting of blocks of crystals ellipsoidal arrangement. For this study, we used the GATE simulation environment for emission tomography that presented satisfactory results compared to the devices used in the clinical routine. This way we prepared two PET systems, the first one containing 46 blocks of crystals arranged in a circular geometry, where the opposite detectors were separated by a distance of 816.4 mm in the transaxial direction. In the second case, we used 36 blocks of crystals arranged in an elliptical geometry, where the detectors are separated a distance of 500 mm in the vertical direction and 816.4 mm in the horizontal direction. After the simulations were performed, the validation tests for sensitivity, scatter fraction, NEC (Noise Equivalent Count Rate) and Spatial Resolution were made, to finally evaluate and compare the performance of the PET system for both proposed geometries. The tests were made accordingly to specified NEMA NU 2-2007 standard. For the sensitivity test, with the phantom located in the center of FOV transaxial of the tomography, we obtained a gain in PET system with elliptical geometry of 28.7% compared to the conventional system, the circular geometry. For the phantom shifted to 10 cm from the center of the transaxial FOV, the sensitivity of PET elliptical system was 26.2% higher than in the circular. The acquisition time for each simulation in this test was 400 s. For Scatter Fraction test and NEC, were made 33 simulations for each geometry, varying the time of acquisition and activity. The scatter fraction in the elliptical geometry was 35,5% and 34,6% in the circular geometry. In the circular geometry, NEC curve reaches its peak in 259.3 kcps at an activity concentration of 34.1 kBq ml-1, for the elliptical geometry, the maximum peak is reached at 239.1 kcps at an activity concentration of 24.8 kBq ml-1. For the spatial resolution test we used a point source containing 18F with 4 MBq activity and acquisition time of 200 s. The measurements were acquired in three transaxials positions (x,y) in the center of FOV and, shifted in ¼ of the center of the FOV, summarizing 6 measurements for each geometry. For each one of these 6 measurements, we found the FWHM (Full width at half-maximum amplitude) and the FWTM (Full width at tenth-maximum amplitude) in the three axis (x,y,z), in this way, for each proposed geometry, we obtained 18 values of FWHM and 18 values of FWTM. The elliptical geometry showed improvement in the spatial resolution in FWHM in 4 of the 18 resolution values. For the FWTM, the elliptical geometry showed improvement in 8 of 18 resolution values. Regarding the FWHM, where there was an improvement in spatial resolution, we obtained the average gain of 18,7%. For the losses, in spatial resolution was an average of 43,26%. For the FWTM, the improvement in spatial resolution was an average percentage of 12,09%, while the loss of resolution had the average percentage of 45,59%. It can be concluded that the proposed geometry showed some advantages regarding the traditional geometry. In the elliptical geometry there is one reduction of 10 blocks of crystals in relation to the circular geometry, which possibly can cut fabrication costs of the tomography. Regarding to sensibility, there is a significant improvement for the new geometry, as well as one reduction of the activity concentration in which the tomography reaches the best performance, although the occurrence of a slight fall in the counts in the elliptical system. This reduction in the activity concentration can help to reduce the test time and the use less radioactive material, reducing the risk for the patients and the test costs, as well as improving the number of tests in the same period of time. The scattering fraction in the elliptical system is slight higher to the circular system. The major loss in the elliptical PET system is the spatial resolution, where there was not improvement for the great fraction of the obtained measurements, requiring some modifications that can be made, in special, in the crystal blocks arrangement. It is believed that some modifications to the angle of the detectors and in the formation of the coincidences can improve the resolutions and NEC.

O melanoma maligno é um tipo de câncer com grande risco de produzir metástases e com altas taxas de mortalidade resultantes de diagnósticos tardios e falta de tratamentos eficazes. Ao longo dos últimos anos, a terapia gênica voltada para o câncer e o desenvolvimento de métodos capazes de visualizar processos moleculares e celulares ao longo da terapia, tem recebido especial atenção. Diante deste quadro, nossos objetivos foram utilizar o sistema de Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) para diagnosticar precocemente tumores e investigar a eficácia terapêutica de uma nova imunoterapia em um modelo animal de melanoma metastático. Visando atingir esses objetivos, padronizou-se a síntese e realizou-se o controle de qualidade do 9- [4-18F-fluoro-3-hidroximetil-butil) guanina, [18F] FHBG, considerado o padrão-ouro em estudos clínicos, para acompanhamento de terapia gênica por PET. Métodos: Sintetizou-se o [18F] FHBG, por substituição nucleofílica tipo 2 do precursor tosilato com [18F-] fluoreto de potássio /Kryptofix 2.2.2, seguido de desproteção com HCl 1 M e purificação por HPLC. A identidade química, pureza radioquímica e atividade específica do [18F] FHBG foram determinadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). Introduziu-se o gene de timidina quinase (TK) com o vetor retroviral pCL-TK nas linhagens B16F10 (melanoma murino) e LLC (carcinoma de pulmão murino). Os estudos de captação in vitro dos radiotraçadores [18F] FHBG e [18F] FDG foram realizados nas linhagens celulares tumorais murinas transduzidas ou não com a proteína TK. Para os estudos in vivo, camundongos C57BL6 previamente inoculados intravenosamente com células de melanoma expressando a enzima TK, foram imageados subsequentemente utilizando os radiotraçadores [18F] FDG e [18F] FHBG. A eficácia da imunoterapia foi testada em modelo profilático e terapêutico animal de melanoma metastático. Resultados: O tempo de síntese total do [18F] FHBG variou entre 80-150 minutos. O rendimento radioquímico variou entre 1-4%, (n = 19) decaimento corrigido. A pureza radioquímica foi superior a 99% e a atividade específica variou entre 0,14GBq/μmoL-0,21GBq/μmoL. Com a introdução do gene timidina quinase (TK), obtiveram-se as linhagens repórter B16F10-TK e LLC-TK, para os estudos in vitro. As células B16F10 e LLC, expressando GFP foram utilizadas como linhagens controles. Estudos in vitro com o [18F] FHBG revelaram uma captação cerca de 4 vezes maior em células que expressam TK (B16-TK e LLC-TK) em comparação com as células controle GFP. O [18F] FDG apenas captou cerca de duas vezes mais em células TK do que em células que expressam GFP. A detecção de tumores em modelo animal de metástase pulmonar com o [18F] FDG ocorreu a partir de 15 dias do estabelecimento das lesões. No entanto, nos estudos in vivo com [18F] FHBG, houve captação apenas na região intestinal, durante as três semanas em que os animais foram acompanhados. A imunoterapia com células tratadas pela combinação de p19Arf e IFNβ, em camundongos C57BL6 com metástase pulmonar, conferiu redução do tamanho dos focos metastáticos aos animais tratados. Conclusões: Neste trabalho padronizou-se a síntese manual do [18F] FHBG, o qual foi avaliado em estudos in vitro e in vivo. Os estudos in vitro confirmaram a especificidade do [18F] FHBG no monitoramento da expressão de HSV1-tk em linhagens celulares. No entanto, o [18F] FHBG não se acumulou nas lesões metastáticas in vivo e estudos posteriores serão necessários para uma melhor caracterização utilizando o [18F] FHBG. O resultado do tratamento combinado de p19Arf e IFNβ foi promissor para o tratamento de lesões metastáticas. / Malignant melanoma is a type of cancer with a great risk of producing metastases and with high mortality rates resulting from late diagnosis and lack of effective treatments. Over the past few years, directed gene therapy for cancer and the development of methods to visualize molecular and cellular processes throughout therapy, have received special attention. In this context, our aim was to use the Positron Emission Tomography (PET) system, as a tool, for early detection of tumors and investigate the therapeutic efficacy of a new immunotherapy in an animal model of metastatic melanoma. To achieving these goals, the synthesis of [18F] FHBG, the gold standard in clinical studies for monitoring gene therapy by PET, was standardized and the quality control was performed. We also present the results of in vitro uptake and in vivo evaluation of [18F] FHBG, compared to [18F] FDG, the most commonly used radiopharmaceutical for diagnosis in oncology by PET. The vaccine was derived from transduced B16F10-TK cells with the adenoviral vectors AdRGDPGp19Arf and AdRGDPGIFNβ. Methods: [18F] FHBG was synthesized by type 2 nucleophilic radiofluorination of a tosylate precursor with [18F-] potassium fluoride / Kryptofix 2.2.2, followed by deprotection with 1N HCl and purification by HPLC. The chemical identity, radiochemical purity and specific activity of [18F] FHBG were determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The thymidine kinase (TK) gene was introduced with the pCL-TK retroviral vector into the B16F10 (murine melanoma) and LLC (murine lung carcinoma) lines. In vitro uptake studies of [18F] FHBG and [18F] FDG were performed on cell lines transduced or not with TK protein. For in vivo studies, C57BL6 mice, previously injected with HSV1tk expressing tumors, were subsequently imaged using the [18F] FDG and [18F] FHBG radiotracers. The efficacy of immunotherapy was tested in a prophylactic and therapeutic animal model of metastatic melanoma. Results: The total synthesis time of [18F] FHBG ranged from 80-150 min. The radiochemical yield ranged from 1-4%, (n = 19) corrected decay. Radiochemical purity was greater than 99% and the specific activity ranged from 0.14GBq / μmoL- 0.21GBq / μmoL. With the introduction of the thymidine kinase (TK) gene, the B16F10-TK and LLC-TK reporter lines were obtained for in vitro studies, B16F10 cells and LLC, expressing GFP, were used as controls. In vitro studies with [18F] FHBG revealed about 4-fold uptake in TK-expressing cells (B16-TK and LLC-TK) compared to GFP control cells. [18F] FDG binds only about twice as much in TK cells as in cells expressing GFP. The detection of tumors in an animal model of pulmonary metastasis with [18F] FDG occurred 15 days after lesion establishment. However, the in vivo studies with [18F] FHBG, the uptake was only found in the intestinal region, over the 3 weeks in which the mice were followed. Immunotherapy with cells treated by the combination of p19Arf and IFNβ, in C57BL6 mice with pulmonary metastasis, reduced the size of the metastatic foci in treated animals. Conclusions: In this study we demonstrate the standardization of [18F] FHBG synthesis and its use in in vitro and in vivo. The in vitro studies have confirmed the specificity of [18F] FHBG to monitor HSV1-tk expression in cell lines. However, [18F] FHBG did not accumulate in the metastatic lesions in vivo and further studies will be required for a better characterization using [18F] FHBG. The outcome of the combined treatment of p19Arf and IFNβ was promising for the treatment of metastatic lesions.

Introdução: Esclerose múltipla (EM) é uma doença desmielinizante e inflamatória do sistema nervoso central. Seu diagnóstico é clínico, auxiliado pela imagem de ressonância magnética, mas essa imagem não diferencia processos de inflamação e desmielinização. A tomografia por emissão de pósitrons (PET), usando radiofármacos específicos, pode ser uma ferramenta para diferenciar esses processos. O radiofármaco [11C]PK11195 se liga na proteína translocadora 18 kDa (TSPO) presente nas mitocôndrias das células gliais. O radiofármaco [11C]PIB é utilizado para detecção de placa Beta-amiloide, mas tem sido utilizado também na análise do conteúdo de mielina. Esta nova aplicação foi fundamentada na captação deste radiofármaco em substância branca. A utilização em conjunto destes dois radiofármacos pode diferenciar processos de neuroinflamação, desmielinização e remielização através da imagem PET. Objetivo: O objetivo deste trabalho é validar o uso dos radiofármacos [11C]PK11195 e [11C]PIB para estudo pré-clínico para a quantificação de neuroinflamação e quantidade de mielina, respectivamente, na progressão da doença de modelos animais de esclerose múltipla, modelo de roedores, e em seguida realizar análise de lesões em substância cinzenta e substância branca em modelo de primatas não humanos. Material e Métodos Projeto aprovado pelo comitê de ética (UNIFESP 2628300415 e FMUSP 25/15 e 0556/15). O modelo de lisolecitina em ratos (Wistar, machos) foi induzido pela injeção estereotáxica de lisolecitina 1% em dois locais do estriado direito (2 + 2 microL) e no corpo caloso (3 microL). As imagens de PET com [11C]PK11195 e [11C]PIB foram adquiridas nos tempos basal, 3 dias, 1 semana e 4 semanas após a administração estereotáxica. O modelo de encefalomielite autoimune experimental (EAE) em saguis foi induzido por injeção de glicoproteína da mielina do oligodendrócito (MOG) emulsionada em Adjuvante Incompleto de Freund (IFA) ou em Adjuvante Completo de Freund (CFA). As imagens de PET foram adquiridas antes da imunização (basal) e ± 100 dias após a imunização (final). O tecido cerebral foi utilizado para análise imuno-histológica. Resultados: No modelo de lisolecitina em rato foi observado um aumento na captação de [11C]PK11145 no corpo caloso, 25 % (P = 0,002) e no estriado, 24 % (P < 0,05) uma semana após a imunização comparando com a imagem basal. Com o [11C]PIB não foram observadas diferenças significativas. No modelo de EAE em saguis, induzido com MOG/IFA, foi possível observar uma redução significativa da captação de [11C]PIB nas regiões do esplênio do corpo caloso direito de 38,17 % (P = 0,0365), globo pálido direito, 22,75 %, (P = 0,0355), núcleo caudado direito, 29,36 % (P = 0,0284) e córtex cingulado, 18,99 % (P = 0,0453), enquanto para o grupo MOG/CFA foi observada uma redução significativa para a região do córtex motor esquerdo, 9,51 % (P = 0,0083). Com o [11C]PK11195 foi observada uma redução significativa na captação do radiofármacos na imagem intermediária do grupo MOG/IFA comparada com a captação basal nas regiões do córtex somatossensorial direito, 22,8 % (P = 0,0041), córtex de associação direito, 18,98 % (P = 0,0228), córtex subpial direito, 23,37 % (P = 0,0006) e região do núcleo caudado inferior esquerdo, 18,97 % (P = 0,0233). Nos ensaios post mortem realizados com os ratos foi possível observar na imuno-histoquímica uma correlação, entre micróglia ativada (Iba-1) e [11C]PK11195, tanto no corpo caloso como no estriado. Para os saguis foi observado correlação entre [11C]PK11195 e Iba-1 e esta não foi observada para o [11C]PK11195 e GFAP. Na histologia, foi observada uma correlação entre os dados da imagem de [11C]PIB e a técnica de luxol fast blue. Conclusão: A imagem PET com [11C]PK11195 e [11C]PIB foi eficiente para as quantificações de neuroinflamação e mielina, respectivamente, na progressão da doença dos modelos animais (roedor e primata não humano) da EM / Introduction: Multiple sclerosis (MS) is a demyelinating and inflammatory disease of the central nervous system. Its diagnosis is clinical, helped by magnetic resonance imaging, but this image modality does not differentiate between inflammation and demyelination. Positron Emission Tomography (PET), using specific radiopharmaceuticals, can be a tool to differentiate these processes. The radiopharmaceutical [11C]PK11195 binds to the translocator protein 18 kDa (TSPO) present in the mitochondria of glial cells. [11C]PIB is a radiopharmaceutical used for detection of Beta-amyloid plaques, but has also been used in the analysis of myelin content. This new application was based on the white matter uptake of this radiopharmaceutical. The use of these two radiopharmaceuticals together can differentiate processes of neuroinflammation, demyelination and remyelination by the PET imaging. Objective: The objective of this work is to validate the use of tracers [11C]PK11195 and [11C]PIB for preclinical study for the qualification of neuroinflammation and amount of myelin, respectively, in the disease progression of animal models of multiple sclerosis, rodent model, and then perform analysis of grey matter and white matter lesions in non-human primate model. Material and Methods: Project approved by the ethics committee (UNIFESP 2628300415 and FMUSP 25/15 and 0556/15). The rat lysolecithin model (Wistar, male) was induced by stereotactic injection of lysolecithin 1% at two sites of the right striatum (2 + 2 microL) and in the corpus callosum (3 microL). PET images with [11C]PK11195 and [11C]PIB were acquired at baseline, 3 days, 1 week and 4 weeks after stereotactic injection. The experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model in marmosets was induced by injection of myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) emulsified in Incomplete Freund\'s Adjuvant (IFA) or Complete Freund\'s Adjuvant (CFA). PET images were acquired prior to immunization (baseline) and ± 100 days after immunization (end of experiment). Brain tissue was used for immunohistochemical analysis. Results: In the rat lysolecithin model, an increase in [11C]PK11145 uptake of 25% (P = 0.002) was observed in the corpus callosum and 24% (P < 0.05) in the striatum, one week after immunization compared to the baseline image. The IFA/MOG and CFA/MOG groups showed clinical signs in 100% of the animals. The comparison between baseline and symptoms time points showed in the CFA/MOG group a significant 11C-PIB uptake reduction only in the left motor cortex, 9.5 % (P = 0.0083). For the IFA/MOG group, a significant decrease in 11C-PIB uptake was observed in the splenium of corpus callosum, 38.4 % (P = 0.0365), globus pallidus, 22.9 % (P = 0.0355) and tail of caudate nucleus, 28.9 % (P = 0.0284), being these 3 regions in the right brain hemisphere, and also in the cingulate cortex (midline above corpus callosum), 19.5 % (P = 0.0453). 11C-PK11195 uptake was significantly decreased in IFA/MOG group in the intermediary time point in the right somatosensorial cortex, 22.08 % (P = 0.0041), right association cortex, 18.98 % (P = 0.0228), right subpial cortex, 23.37 % (P = 0.0006) and left tail of caudate nucleus, 18.97 % (P = 0.0233). In the post mortem analysis performed with rat tissue, a weak correlation between activated microglia (Iba-1) and [11C]PK11195 uptake was observed both in the corpus callosum and in the striatum. For the marmosets we observed correlation between [11C]PK11195 and Iba-1 but we didn\'t observed between [11C]PK11195 and GFAP. In histology, we observed correlation between [11C]PIB and luxol fast blue. Conclusion: The PET images with [11C]PK11195 and [11C]PIB were efficient for quantifying neuroinflammation and myelin content, respectively, in the disease progression of animal models (rodent and nonhuman primate) of MS

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Os radionuclídeos utilizados na tomografia por emissão de posítrons (PET) são produzidos utilizando um acelerador cíclotron. Os nêutrons produzidos durante a operação do cíclotron contribuem para exposição direta ou indireta dos Indivíduos Ocupacionalmente Expostos (IOEs), devido ao aumento da radiação de fundo da casamata. Além disso, há um aumento nas emissões de gases radioativos provenientes da ativação dos elementos do ar dentro da casamata, que quando liberados constitui um problema para radioproteção dos indivíduos do público. Dos vários métodos utilizados para caracterizar o espectro neutrônico, o espectrômetro de multiesferas de Bonner (EB) é um dos sistemas espectrométricos mais utilizados. Neste trabalho foi utilizado o sistema EB com detectores termoluminescentes (TL), do tipo TLD600 e TLD700 como detector de nêutrons, para medir os espectros de energia de nêutrons em quatro pontos no interior da casamata do cíclotron GE PETtrace-8 do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN). Foram realizadas medidas em quatro pontos em torno do cíclotron. Os espectros de nêutrons foram desdobrados utilizando os códigos BUMS, NSDUAZ e BUNKIUT e os resultados convertidos em equivalente de dose ambiente H*(10). Considerando o termo fonte de radiação fornecido pelo fabricante do cíclotron, pôde-se constatar a grande influência dos nêutrons de recuo nos espectros de energia encontrados em todos os pontos. Houve uma boa concordância nos espectros de nêutrons obtidos, utilizando os códigos BUNKIUT (com espectros iniciais retangular e Maxwelliano) e NSDUAZ. Os valores de taxa de fluência encontrados no presente trabalho foram da mesma magnitude dos valores reportados na literatura e são coerentes com os obtidos por cálculos téóricos utilizando o termo fonte de radiação disponibilizado pelo fabricante. Com relação aos valores de equivalente de dose ambiente, as taxas horárias por &#61549;A (microampère) variaram de aproximadamente 67 mSv/h a 936 mSv/h . Para uma corrente típica de 40 &#61549;A, esses valores são próximos de 2,7 Sv/h a 37 Sv/h, valores da mesma ordem dos reportados na literatura. A metodologia empregada para a caracterização do campo de radiação em torno do cíclotron do CDTN mostrou-se adequada e pode ser utilizada em mais pontos da casamata, de maneira a descrever melhor o espectro e, consequentemente, estimar o equivalente de dose ambiente. / The radionuclides used in positron emission tomography (PET) are generally produced using a cyclotron accelerator. The operation of the cyclotron produces an undesirable neutron radiation field. The knowledge of the neutron radiation field around not-self-shielded PET cyclotrons is an important issue for optimization of radiation protection of the workers and individuals of the public. For the workers, neutrons contribute not only for immediate radiation exposure as for long-term exposure due to activation of cyclotron components and the concrete in the bunker walls. For the individuals of the public the main concern is the dispersal of radioactive gases produced by activation of the air inside the cyclotron vault. The multisphere system, or Bonner sphere spectrometer (BSS), has been widely used to measure neutron spectrum. The substitution of the active detectors of the BSS system by thermoluminescent detectors (specifically TLD-600 and TLD-700 pairs) has become a reliable procedure in spectrometry of high intensity mixed radiation field. In this study we utilized the BSS system with TLD600 and TLD700 to measure the energy spectra of neutrons at four points inside the bunker of the cyclotron GE PETtrace-8 of the Development Centre of Nuclear Technology (CDTN). Four points inside the bunker of the cyclotron were studied. The neutron spectra were unfolded using codes BUMS, NSDUAZ e BUNKIUT and the results converted to ambient dose equivalent H*(10). Considering the source-term of radiation provided by the manufacturer of the cyclotron, we could see the great influence of room return effect in energy spectra at all points. The values of total fluence rates for all points have the same magnitudes of values reported in the literature and are consistent with those obtained by theoretical calculations using the source-term of radiation provided by the manufacturer of the cyclotron. The ambient equivalent dose rates for 1 &#61549;A ranged from about 67 mSv/h to 936 mSv/h. For a typical 40 &#61549;A typical current these values were 2.7 Sv/h and 37 Sv/h. These values are of the same order than the reported in the literature. The methodology utilized in this study to characterize the neutron radiation field around the CDTN cyclotron proved to be adequate and can be used in more points inside the bunker in order to better describe the spectrum and thereby estimate the ambient dose equivalent.

O melanoma maligno é um tipo de câncer com grande risco de produzir metástases e com altas taxas de mortalidade resultantes de diagnósticos tardios e falta de tratamentos eficazes. Ao longo dos últimos anos, a terapia gênica voltada para o câncer e o desenvolvimento de métodos capazes de visualizar processos moleculares e celulares ao longo da terapia, tem recebido especial atenção. Diante deste quadro, nossos objetivos foram utilizar o sistema de Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) para diagnosticar precocemente tumores e investigar a eficácia terapêutica de uma nova imunoterapia em um modelo animal de melanoma metastático. Visando atingir esses objetivos, padronizou-se a síntese e realizou-se o controle de qualidade do 9- [4-18F-fluoro-3-hidroximetil-butil) guanina, [18F] FHBG, considerado o padrão-ouro em estudos clínicos, para acompanhamento de terapia gênica por PET. Métodos: Sintetizou-se o [18F] FHBG, por substituição nucleofílica tipo 2 do precursor tosilato com [18F-] fluoreto de potássio /Kryptofix 2.2.2, seguido de desproteção com HCl 1 M e purificação por HPLC. A identidade química, pureza radioquímica e atividade específica do [18F] FHBG foram determinadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). Introduziu-se o gene de timidina quinase (TK) com o vetor retroviral pCL-TK nas linhagens B16F10 (melanoma murino) e LLC (carcinoma de pulmão murino). Os estudos de captação in vitro dos radiotraçadores [18F] FHBG e [18F] FDG foram realizados nas linhagens celulares tumorais murinas transduzidas ou não com a proteína TK. Para os estudos in vivo, camundongos C57BL6 previamente inoculados intravenosamente com células de melanoma expressando a enzima TK, foram imageados subsequentemente utilizando os radiotraçadores [18F] FDG e [18F] FHBG. A eficácia da imunoterapia foi testada em modelo profilático e terapêutico animal de melanoma metastático. Resultados: O tempo de síntese total do [18F] FHBG variou entre 80-150 minutos. O rendimento radioquímico variou entre 1-4%, (n = 19) decaimento corrigido. A pureza radioquímica foi superior a 99% e a atividade específica variou entre 0,14GBq/&mu;moL-0,21GBq/&mu;moL. Com a introdução do gene timidina quinase (TK), obtiveram-se as linhagens repórter B16F10-TK e LLC-TK, para os estudos in vitro. As células B16F10 e LLC, expressando GFP foram utilizadas como linhagens controles. Estudos in vitro com o [18F] FHBG revelaram uma captação cerca de 4 vezes maior em células que expressam TK (B16-TK e LLC-TK) em comparação com as células controle GFP. O [18F] FDG apenas captou cerca de duas vezes mais em células TK do que em células que expressam GFP. A detecção de tumores em modelo animal de metástase pulmonar com o [18F] FDG ocorreu a partir de 15 dias do estabelecimento das lesões. No entanto, nos estudos in vivo com [18F] FHBG, houve captação apenas na região intestinal, durante as três semanas em que os animais foram acompanhados. A imunoterapia com células tratadas pela combinação de p19Arf e IFN&beta;, em camundongos C57BL6 com metástase pulmonar, conferiu redução do tamanho dos focos metastáticos aos animais tratados. Conclusões: Neste trabalho padronizou-se a síntese manual do [18F] FHBG, o qual foi avaliado em estudos in vitro e in vivo. Os estudos in vitro confirmaram a especificidade do [18F] FHBG no monitoramento da expressão de HSV1-tk em linhagens celulares. No entanto, o [18F] FHBG não se acumulou nas lesões metastáticas in vivo e estudos posteriores serão necessários para uma melhor caracterização utilizando o [18F] FHBG. O resultado do tratamento combinado de p19Arf e IFN&beta; foi promissor para o tratamento de lesões metastáticas. / Malignant melanoma is a type of cancer with a great risk of producing metastases and with high mortality rates resulting from late diagnosis and lack of effective treatments. Over the past few years, directed gene therapy for cancer and the development of methods to visualize molecular and cellular processes throughout therapy, have received special attention. In this context, our aim was to use the Positron Emission Tomography (PET) system, as a tool, for early detection of tumors and investigate the therapeutic efficacy of a new immunotherapy in an animal model of metastatic melanoma. To achieving these goals, the synthesis of [18F] FHBG, the gold standard in clinical studies for monitoring gene therapy by PET, was standardized and the quality control was performed. We also present the results of in vitro uptake and in vivo evaluation of [18F] FHBG, compared to [18F] FDG, the most commonly used radiopharmaceutical for diagnosis in oncology by PET. The vaccine was derived from transduced B16F10-TK cells with the adenoviral vectors AdRGDPGp19Arf and AdRGDPGIFN&beta;. Methods: [18F] FHBG was synthesized by type 2 nucleophilic radiofluorination of a tosylate precursor with [18F-] potassium fluoride / Kryptofix 2.2.2, followed by deprotection with 1N HCl and purification by HPLC. The chemical identity, radiochemical purity and specific activity of [18F] FHBG were determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The thymidine kinase (TK) gene was introduced with the pCL-TK retroviral vector into the B16F10 (murine melanoma) and LLC (murine lung carcinoma) lines. In vitro uptake studies of [18F] FHBG and [18F] FDG were performed on cell lines transduced or not with TK protein. For in vivo studies, C57BL6 mice, previously injected with HSV1tk expressing tumors, were subsequently imaged using the [18F] FDG and [18F] FHBG radiotracers. The efficacy of immunotherapy was tested in a prophylactic and therapeutic animal model of metastatic melanoma. Results: The total synthesis time of [18F] FHBG ranged from 80-150 min. The radiochemical yield ranged from 1-4%, (n = 19) corrected decay. Radiochemical purity was greater than 99% and the specific activity ranged from 0.14GBq / &mu;moL- 0.21GBq / &mu;moL. With the introduction of the thymidine kinase (TK) gene, the B16F10-TK and LLC-TK reporter lines were obtained for in vitro studies, B16F10 cells and LLC, expressing GFP, were used as controls. In vitro studies with [18F] FHBG revealed about 4-fold uptake in TK-expressing cells (B16-TK and LLC-TK) compared to GFP control cells. [18F] FDG binds only about twice as much in TK cells as in cells expressing GFP. The detection of tumors in an animal model of pulmonary metastasis with [18F] FDG occurred 15 days after lesion establishment. However, the in vivo studies with [18F] FHBG, the uptake was only found in the intestinal region, over the 3 weeks in which the mice were followed. Immunotherapy with cells treated by the combination of p19Arf and IFN&beta;, in C57BL6 mice with pulmonary metastasis, reduced the size of the metastatic foci in treated animals. Conclusions: In this study we demonstrate the standardization of [18F] FHBG synthesis and its use in in vitro and in vivo. The in vitro studies have confirmed the specificity of [18F] FHBG to monitor HSV1-tk expression in cell lines. However, [18F] FHBG did not accumulate in the metastatic lesions in vivo and further studies will be required for a better characterization using [18F] FHBG. The outcome of the combined treatment of p19Arf and IFN&beta; was promising for the treatment of metastatic lesions.

A doença de Alzheimer (DA) é uma patologia neurodegenerativa progressiva e a forma de demência mais prevalente no mundo. As alterações fisiopatológicas da DA têm sido associadas a dois marcadores neuropatológicos clássicos: a deposição de placas de β- amilóide e a formação de emaranhados neurofibrilares da proteína tau hiperfosforilada. Porém, devido a complexidade da DA, outros mecanismos têm sido propostos como coadjuvantes no processo neurodegenerativo, entre eles eventos neuroinflamatórios, a quebra da homeostasia de sistemas de neurotransmissão e disfunção sináptica. Esta pletora de eventos patológicos parece preceder a fase de demência por um longo período onde a doença age de forma silenciosa, ou seja, onde não existem evidências sintomatológicas. Na presente tese, avançamos no entendimento de vias de sinalização associadas com a hipersforforilação da proteína tau envolvendo a disfunção da proteína fosfatase 2A e neurotoxicidade do sistema glutamatérgico. Além disso, avaliamos os radiofármacos de tomografia de emissão de pósitrons (PET) disponíveis para visualização in vivo e não invasiva da fisiopatologia da DA. Finalmente, avaliamos um novo biomarcador de PET, o [11C]ABP688, para visualizar flutuações no sistema glutamatérgico e avançamos no entendimento do impacto das células gliais no sinal do PET [18F]FDG, o radiofármaco mais utilizado na clínica atualmente para visualizar metabolismo de glicose cerebral. O [11C]ABP688 pode ser diretamente incluído em estudos clínicos e a reconceptualização do [18F]FDG proposta nesta tese pode alterar a maneira atual como vemos o metabolismo de glicose na DA e em outras doenças neurodegenerativas. Finalmente, nesta tese, avançamos em termos de mecanismos, e no contexto da busca por um diagnóstico precoce e acurado da DA. / Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder and the most prevalent cause of dementia worldwide. The AD pathophysiological features have been associated to two main classic neuropathological markers: depositon of β-amyloid plaques and formation of neurofibrillary tangles of hyperphosphorylated tau. Due to AD complexity, however, additional mechanisms have been proposed as contributors to the neurodegenerative process, such as neuroinflammatory changes, altered neurotransmission, and synaptic dysfunction. These pathological events seem to precede the dementia phase by many years, resulting in a long silent period, i.e., a preclinical phase. In this thesis, we advanced in the understanding of signaling pathways associated with tau hyperphosphorylation, which includes dysfunction of protein phosphatase 2A (PP2A) and glutamatergic neurotoxicity. Furthermore, we underscored radiopharmaceuticals currently available for imaging AD pathophysiology in vivo and non-invasively with positron emission tomography (PET). Finally, we evaluated a new PET biomarker, [11C]ABP688, for visualizing glutamatergic fluctuations and advanced in the understating of how glial cells contribute to the [18F]FDG signal, the widely used radiopharmaceutical in clinical settings for visualizing cerebral glucose metabolism. Our findings have high translational value and direct impact in clinical settings, which can potentially alter the way we interpret glucose metabolism in AD and other neurodegenerative disorders. In summary, in this thesis, we have advanced in terms of molecular mechanisms, and in the use of PET biomarkers toward an early and accurate diagnosis of AD.