Derleme

Enfeksiyonun Pozitron Emisyon Tomografi ile Moleküler Görüntülemesi: Florodeoksiglikoz Disindaki Ajanlar

10.4274/nts.011

  • Christopher J. Palestro

Nucl Med Semin 2016;2(2):71-78

F-18 florodeoksiglikoz (FDG) isaretli pozitron emisyon tomografi (PET) enflamatuvar ve enfeksiyöz hastaliklarin tanisinda çok degerli bir yöntemdir. FDG, malign ve benign neoplazilerde oldugu kadar pek çok nonenfeksiyöz enflamatuvar durumda da tutulum gösterebildiginden nonspesifik bir ajandir. PET ile yapilan çalismalarin tek foton emisyonu yapan radyofarmasötiklerle yapilanlara oranla pek çok avantaji vardir. Enfeksiyon görüntülemede spesifik ya da en azindan FDG’den daha spesifik PET radyofarmasötikleri gelistirmek için yogun çabalar sarf edilmistir. Bunlardan ilki FDG ile otolog lökösitleri isaretlemeye dayali prosedürdür. Arastirmalar FDG ile isaretli lökositlerin tek basina FDG’ye oranla spesifitelerinin daha yüksek ve sonuçlarinin In-111 isaretli lökositlerle benzer oldugunu gösterse de bu testle ilgili sikintilar bulunmaktadir. Isaretleme etkinligindeki ve FDG stabilitesindeki degiskenlikler, F-18’in kisa yarilanma ömrü (110 dakika) ve in vitro isaretleme prosedürünün kendisi bu prosedürün limitasyonlaridir. Isaretleyici olarak Cu-64 kullanilmasi isaretleme etkinligini ve stabilitesini iyilestirse de bununla ilgili yapilmis klinik çalismalar bulunmamaktadir. Cu-64 nötrofil spesifik peptid ile klinik öncesi çalismalarda umut verici sonuçlar alinmis olsa da bu ajanla yapilmis klinik çalismalar yoktur. Radioiyodinize timidin analogu olan fialuridin (FIAU) ile ilgili spesifik bir enfeksiyon görüntüleme ajani olabilecegine dair çalismalar yapilmistir; preklinik veriler ve I-124 FIAU PET/bilgisayarli tomografi ile yapilan pilot çalismanin sonuçlari oldukça umut verici olmustur. Ancak devaminda protez enfeksiyonlari ve diyabetik ayak osteomiyeliti ile ilgili çalismalarinin sonuçlari hayal kirikligi yaratmistir, bu nedenle bu ajanin gelecegi belirsizdir. Ga-68’in enfeksiyon görüntülemedeki rolü de arastirilan bir diger konudur. Ga-68 sitrat, Ga-67’nin pek çok dezavantajinin üstesinden gelse de spesifitesi oldukça düsüktür. Bu nedenle arastirmacilar Ga-68’i sideroforlar ve peptidler ile birlestirerek bu ajani daha spesifik hale getirmeye çalismaktadirlar. Bu ajanlarla yapilmis klinik öncesi çalismalarin sonuçlari umut verici olmakla birlikte enfeksiyon görüntülemedeki önemini ispatlayacak klinik çalismalar gerekmektedir.

Anahtar Kelimeler: Florodeoksiglikoz, fialuridin, Ga-68, lökositler, peptidler, pozitron emisyon tomografi

Cu-64 Isaretli Lökositler

Lökosit isaretleme için ideal bir radyonüklid, hücre canliligini korurken ayni zamanda yüksek isaretleme etkinligine sahip olmalidir. Isaretleyici, hücrelerden olabildigince az radyoaktivite elüsyonuna neden olarak stabil kalmalidir. Ayrica radyonüklidin yarilanma ömrü in vitro isaretlemeyi pratik olarak gerçeklestirebilecek ve geç görüntülemeye olanak saglayacak kadar da uzun olmalidir. Cu-64 yaklasik 13 saatlik yarilanma ömrüne sahip orta yari ömürlü bir pozitron yayici radyonüklidtir. Bhargava ve ark. bu radyonüklidin in vitro olarak lökosit isaretleme etkinligini degerlendirmislerdir (10). Insan lökositlerini Cu-64 ile in vitro olarak isaretlemisler ve isaretleme etkinligini, hücre canliligini ve bakir isaretli lökositlerin stabilitesini In-111 isaretli ve FDG isaretli lökositlerinki ile karsilastirmislardir. Cu-64 isaretli lökositlerin ortalama isaretleme etkinligi %87±4 ile In-111 isaretli lökositler (%86±4) ile benzer ve her ikisinin de isaretleme etkinligi FDG isaretli lökositlere (%60±19) oranla anlamli olarak daha yüksek bulunmustur. Birinci saatte her üçünün de hücre canliligi benzer iken üçüncü ve yirmi dördüncü saatte Cu-64’ün hücre canliligi anlamli olarak daha yüksek bulunmustur. Isaretleme stabilitesi ise In-111 için her seferinde Cu-64 ve FDG’ye oranla anlamli olarak daha yüksek saptanmistir. Bu veriler isiginda Cu-64 isaretli lökositlerin enfeksiyon görüntülemede yararli olabilecegi sonucuna varilabilir ancak bu konuyla ilgili bugüne kadar yapilmis klinik çalisma bulunmamaktadir. Kullanilan radyonüklid türüne bakilmaksizin, in vitro isaretleme prosedürü emege, teknik donanim ve kalifiye personele ihtiyaç duyulan, kanla dogrudan temas gerektiren ve her zaman el altinda bulundurulamayan bir yöntemdir. Özellikle ciddi lökopenisi olan veya çok genç hastalarda tanisal optimal görüntülemeye olanak saglayacak yeterli lökosit isaretleme mümkün olmayabilir. Locke ve ark. cFLFLFK-PEG isimli nötrofil spesifik bir peptidi Cu-64 ile isaretlemislerdir (11). Bu peptid, nötrofil formil peptid reseptörünün antagonistidir. In vitro olarak isaretlenen peptid, insan nötrofillerine yüksek baglanma afinitesi göstermis ve daha önemlisi de hücreler üzerinde herhangi bir biyolojik etkiye neden olmamistir. Locke ve ark. bu ajani ayrica Klebsiella pnömania ile olusturulan siçan modelinde de çalismislar ve isaretli peptidin enjeksiyonundan yaklasik 18 saat sonra görüntüleme yapmislardir (11). Klebsiella pnömania ile enfekte farelerde ortalama akciger SUV degeri 0,142±0,054 iken bu deger kontrol grubunda 0,028±0,003 olarak bulunmustur (3). Preklinik veriler umut verici olsa da bu ajan ile yapilmis insan çalismasi bulunmamaktadir.


I-124 Fialuridin

Radioiyodine edilmis timidin analogu olan fialuridin (FIAU) herpes simpleks virüs timidin kinaz (TK) ile transfekte edilmis hücreler ve reporter genler için gelistirilmistir. Bu enzim primidin deoksinükleoside adenozin trifosfattan bir fosfat grubu transfer eder. Lipofilik ajan hücre içine diffüzyonla girer ve burada TK aktivitesi sonucu olusan fosforile form plazma membranindan geçemediginden hapsedilir (12). Bettegowda ve ark. bakterinin TK geni ile viral TK’nin birbirine son derece benzer oldugunu bu nedenle FIAU nun endojen bakteriyel TK tarafindan da fosforile edilebildigini belirtmislerdir. Çalismalarinda, FIAU’nun “wild” tip bakteri büyümesini inhibe ederken, TK yetmezligi olan bakteri büyümesi üzerine hiç etki göstermedigi sonucunu bulmuslardir. Tek foton emisyonu yapan I-125 ile isaretli FIAU’yu kullanarak farelerde bakteriyel enfeksiyonu basarili bir sekilde göstermislerdir. Enfeksiyon odaginda tutulum radyofarmasötik uygulanmasindan dört saat sonra saptanmistir. Arastirmacilar, FIAU’nun bakteriyel DNA’ya entegre olmasina bagli olarak aktivitenin enfekte dokuda kaldigi sonucuna varmislardir. Radyofarmasötik uygulanmasindan sonraki 48 saat içerisinde enfekte olmayan dokudaki aktivite giderek azalarak hedef/geri plan aktivitesinin de artisa neden olmaktadir. Pullambhatla ve ark. farelerde bakteriyel pulmoner enfeksiyon görüntülemede I-125 FIAU’nun rolünü arastirmislardir (14). Enfekte akcigerlerde enjeksiyondan iki saat sonra tutulum saptanmis ve bu tutulum enfekte olmayan enflame akcigerlere ve kontrollere göre anlamli olarak daha yüksek bulunmustur. Antibiyotik tedavisi sonrasi ise tutulumda anlamli bir düsüs saptanmistir. Arastirmacilar, radyoisaretli FIAU bakteriyel görüntülemenin yeni antibiyotiklerin gelistirilmesinde faydali olabilecegini belirtmislerdir. Diaz ve ark. sekiz adet enfeksiyon süphesi olan ve bir adet de saglikli kontrolden olusan dokuz olguluk pilot çalismalarinda kas-iskelet sistemi enfeksiyonlarinda I-124 FIAU PET/BT’nin tanisal rolünü arastirmislardir (15). Görüntüleme öncesi en az üç hafta boyunca olgularin hiçbiri antibiyotik tedavisi almamistir. Enjeksiyondan iki saat sonra kas iskelet sistemi enfeksiyonu olan yedi olguda enfeksiyon alaninda radyofarmasötik tutulumu gözlenmistir. Enfeksiyonu olmayan bir olgu ile kontrol olgusunda ise anormal tutulum saptanmamistir. Ayrica dokuz olgunun hiçbirinde yan etkiye rastlanmamistir. Kas iskelet sistemi enfeksiyonlarinda I-124 FIAU ile yapilan sonraki çalismalarin sonuçlari ise hayal kirikligi yaratmistir. Zhang ve ark. görüntülemeden sonraki 30 gün içerisinde tamami cerrahi yapilan alt ekstremite eklem artroplasti enfeksiyonu olan 19 hastada I-124 FIAU’nun tanisal rolünü retrospektif olarak arastirmislardir (16). On dokuz hastanin sadece üç tanesi sonuçta enfeksiyon tanisi almistir. Radyofarmasötik uygulamasindan sonraki ikinci ve yirmi dördüncü saatlerde görüntüleme yapilmistir. PET/BT görüntülerinin degerlendirmesinde metale bagli atenüasyon düzeltme artefaktlarina bagli sikintilar yasanmistir. Atenüasyon düzeltmesi yapilmamis PET görüntülerinde ise diffüz, çok yogun kas tutulumlari izlenmistir. Hedef/zemin “SUVmax, SUVmean, SUVpeak” gibi enfekte protezleri enfekte olmayanlardan ayirmaya yarayan semikantitatif parametrelerden hiçbirisi kullanilmamistir. Arastirmacilar sonuç olarak I-124 FIAU’nun prostetik eklem enfeksiyonlarindaki rolünün metal artefaktlarindan kaynaklanan suboptimal görüntü kalitesi ve yüksek nonspesifik kas tutulumuna bagli olarak oldukça sinirli oldugu sonucuna varmislardir. I-124 FIAU’nun diyabetik ayak enfeksiyonlarindaki tanisal rolünü degerlendiren bir diger çalismanin sonuçlari da yine hayal kirikligi yaratmistir. Çalisma I-124 FIAU tutulumu ile kemik biyopsi sonuçlarinin korelasyon göstermemesi nedeniyle sonlandirilmistir (17).


Ga-68

Ga-67 sitrat yaklasik 50 yildir enfeksiyon görüntülemede kullanilmaktadir. Ancak bu radyofarmasötigin aseptik enflamasyon, tümör ve travma durumlarinda nonspesifik tutulum göstermesi, ayrica SPECT/BT ile çalisilmis olsa da görüntü kalitesinin suboptimal olmasi ve enjeksiyon ile görüntüleme arasinda geçen sürenin 48 ile 72 saat gibi uzun süre gerektirmesi gibi dezavantajlari bulunmaktadir. Ancak günümüzde pozitron emisyonu yapan Ga-68’in güncel kullanimi ile bu ajanin enfeksiyon görüntülemedeki rolünü arastiran çalismalar yayginlasmistir. Kumar ve ark. kemirgenlerde Stafilokokus aureus enfeksiyonlarini saptamada Ga-68 sitratin tanisal rolünü arastirmislardir. Enjeksiyondan sonraki bes dakika içerisinde ortalama bir radyofarmasötik tutulumu gözlenmis; 30 dakika ile alti saat içerisinde ise tutulum yogun ve fokal hale gelmistir. Ayrica postoperatif intraabdominal enfeksiyonu olan bir hastada enjeksiyon sonrasinda 30 dakika içerisinde testin pozitiflestigini gözlemlemislerdir. Tüberkülozlu hastalarla yapilan bir pilot çalismada Ga-68’in pulmoner ve ekstapulmoner tüberküloz lezyonlarinda tutulum gösterdigi ve ekstrapulmoner hastaligi saptamada BT’den üstün oldugu sonucu bulunmustur. Arastirmacilar Ga-68’in aktif hastaligi inaktif hastaliktan ayirmada ve tedavi yanitini degerlendirmede yardimci olabilecegi sonucuna varmislardir (19). Nanni ve ark. kas iskelet sistemi enfeksiyonu olan 31 hastaya 40 adet Ga-68 sitrat PET/BT çekimi gerçeklestirmislerdir (20). Görüntülemeye radyofarmasötik enjeksiyonundan yaklasik bir saat sonra baslanmistir. Kas iskelet sistemi enfeksiyonu olan 23 hastanin tamaminda pozitif sonuçlar alinirken enfeksiyonu olmayan 17 hastanin dört tanesi de pozitif olarak saptanmistir. Bu yalanci pozitifligin dört olgunun tamaminda tümöre bagli oldugu bulunmustur. Sensitifite, spesifite, dogruluk, pozitif öngörü degeri ve negatif öngörü degerleri sirasiyla %100, %76, %90, %85 ve %100 olarak bulunmusur. Her ne kadar Ga-68 sitrat kullanimi ile Ga-67 sitratin düsük görüntü kalitesi, uygulama ile görüntüleme arasindaki uzun interval gibi dezavantajlarinin üstesinden gelinmis olsa da halen spesifitesinin sinirli olmasi gibi dezavantajlari bulunmaktadir (20,21). Bunun sonucunda diger arastirmacilar daha spesifik görüntüleme ajanlari gelistirebilmek için dikkatlerini Ga-68 ile peptidleri kompleks haline getirme konusuna yönlendirmislerdir (22). Vasküler adezyon protein 1 (VAP-1) enflamatuvar durumlarda hücre yüzeyinden eksprese edilen bir yüzey proteinidir. Lankinen ve ark. VAP-1’i hedef alan Ga-68 isaretli 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N’,N”, N”’,N””-tetraacetic asit-peptidin (Ga-68 DOTAVAP-P1) iyilesmekte olan kemiklerde erken enflamasyon ve enfeksiyonu göstermede faydali olabilecegi fikrini ortaya koymuslardir (23). Arastirmacilar, 34’ünde enfekte olmayip da iyilesmekte olan kortikal kemik defekti bulunan, 34’ünde ise Stafilokokus aureus osteomiyeliti olan toplam 68 farede Ga-68 DOTAVAP-P1 PET’i karsilastirmislardir. Iyilesmekte olan kortikal kemik defekti bulunan hayvanlarda ortalama VAP-1 ekspresyon düzeyi açisindan 24. saatte ve 7 günde anlamli farklilik saptanmamistir (47). Osteomiyeliti olan hayvanlarda ise ortalama VAP-1 ekspresyon düzeyi 7. günde (2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34) 24. saate (2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49) oranla anlamli olarak daha yüksek bulunmustur (330). VAP-1 ekspresyon düzeyleri her iki zaman degerinde de enfekte hayvanlarda iyilesmekte olan kortikal kemik defekti olanlara oranla anlamli olarak daha yüksek saptanmistir (1). Ga-68 DOTAVAP-P1 tutulumu ise cerrahiden sonraki ilk 36 saat boyunca her iki grupta benzer olarak gözlenmistir. Ilk 36 saatten sonra ise tutulum sadece enfekte kemiklerde izlenmeye devam etmistir. Yedinci günde Ga-68 DOTAVAP-P1 tutulumu enfekte kemiklerde anlamli olarak daha yüksek bulunmustur (1). Arastirmacilar Ga-68 DOTAVAP-P1’in iyilesmekte olan kemiklerdeki enflamatuvar fazi ve osteomiyelitli kemiklerde enfeksiyonun progresyonunu dogru sekilde gösterdigini ve baslangiçtan sonraki 7 gün boyunca Stafilokokus aureus bagli kemik enfeksiyonu gelisimi ile normal kemik iyilesmesi ayrimini kolaylastirdigini belirtmislerdir. Ujula ve ark. saglikli ve tibial Stafilokokus aureus enfeksiyonu olan siçanlarda Ga-68 DOTAVAP-P1 PET görüntüleme yapmislardir (24). Osteomiyelitteki radyofarmasötik tutulumu negatif kontrol peptid grubu ile kiyaslanmis ayrica isaretlenmis peptid ve isaretlenmemis peptid kompetisyonu karsilastirilmistir. Ga-68 DOTAVAP-P1, VAP-1 ile transfekte olmus hücrelere kontrollere oranla daha verimli baglanma göstermistir. Ajan dolasimdan hizla temizlenmis ve 26±2,3 dakika gibi bir in vivo yarilanma süresi ile hizlica idrar yoluyla atilmistir. Enfekte kemiklerde orta derecede hedef/zemin orani izlenmistir. Ga-68 DOTAVAP-P1 ile kiyaslandiginda negatif kontrol peptidi ve kompetitör ile olan çalismalarda enfeksiyon alaninda anlamli olarak daha düsük tutulum gözlenmistir. Arastirmacilar, bu çalismanin Ga-68 DOTA peptid ile enfeksiyonun indükledigi VAP-1 ekspresyonunun gösterilebilecegini kanitladigini belirtmislerdir. Ga-67’nin enfeksiyondaki tutulum mekanizmasi karmasik olup halen anlasilabilmis degildir. Ancak bakteri tarafindan üretilen galyum avid düsük molekül agirlikli selasyon ajanlari olan sideroforlarla iliskili olduguna inanilmaktadir (25). Ga-68 isaretli sideroforlarin enfeksiyon görüntülemedeki potansiyeli arastirilmistir (26,27,27,28). Petrik ve ark. Aspergillus fumigatus kültürü kullanarak Ga-68 isaretli sideroforlar ile in vivo ve in vitro pek çok çalisma yapmislardir (26). Kültürlerdeki tutulum demir yükü ve siderofor tipi ile iliskili olarak bulunmustur. Farelerde, Ga-68 triacetylfusarinine C (TAFC) ve Ga-68 ferrioxamine E (FOXE) hizli kan klirensi ve renal ekskresyon göstermistir. Ayrica bu iki ajan Ga-68’e yüksek afinite ve stabilite ile baglanmakta olup proteine baglanma oranlari düsüktür ve Aspergillus fumigatus için yüksek afinite ve spesifite göstermektedirler. Bu bulgular isiginda bu iki ajanin Aspergillus enfeksiyonlarini göstermede yararli olabilecegi düsünülmektedir. Aspergillus akciger enfeksiyonu olusturulan bir siçan modelinde, Petrik ve ark. Ga-68 TAFC ve Ga-68 FOXE’in her ikisinin de enfekte akciger dokusunda oldukça yüksek selektif tutulum gösterdigini ve tutulumun hastaligin ciddiyeti ile iyi korele oldugunu belirtmislerdir (27). Petrik ve ark. Ga-68 TAFC ve Ga-68 FOXE’nin spesifitesini de arastirmislardir (28). Bu amaçla çesitli mantar, bakteri ve maya kültürleri ile insan akciger kanseri hücrelerinde (H1299) bu 2 radyofarmasötigin in vitro tutulumunu degerlendirmislerdir. In vivo görüntülemeyi de fungal ve bakteriyel enfeksiyon ve enflamasyon olusturulan siçan modelleri ile degerlendirmislerdir. Ga-68 TAFC ve Ga-68 FOXE, Aspergillus fumigatus kültürlerinde hizlica akümüle olmus, ancak diger mantar türlerinde tutulum anlamli olarak daha düsük bulunmustur. Diger mikroorganizmalar ile H1299 hücrelerinde minimal tutulum gözlenmis olup bunun tek istisnasi Stafilokokus aureus’ta izlenen Ga-68 FOXE tutulumudur. Aspergillus fumigatus ile enfekte olmus siçan akcigerlerinde her iki ajan da hizlica tutulum göstermis olup steril enflamasyonda düsük tutulum saptanmis, bakteriyel abselerde ise hiç tutulum saptanmamistir.Ga-68 FOXE daha sensitif iken Ga-68 TAFC daha spesifik olarak degerlendirilmistir. Antimikrobiyal peptidler çogu canli organizmanin dogal savunma sisteminin önemli bir parçasidir. Çogu küçük, katyonik ve amfipatik (hidrofilik ve hidrofobik) olup patojenlerle çesitli mekanizmalar üzerinden mücadele ederler. Gram pozitif ve Gram negatif bakteriler, mayalar, mantarlar ve zarfli virüslere karsi genis bir spektrumda aktivite gösterirler. Ayrica apopitozis, yara iyilesmesi ve immün modülasyon ile de iliskilidirler (29). Antimikrobiyal peptidlerle yapilmis pek çok çalismada radyoisaretleyici olarak Tc-99m kullanilmis olsa da son dönemde Ga-68 isaretli antimikrobiyal peptidlerin enfeksiyon spesifik görüntüleme bilesikleri olarak kullanimi üzerine arastirmalar yayginlasmaktadir (30,31,31,32). Ebenhan ve ark. ubiquisidinin UBI29-41 fragmanini Ga-68 ile isaretleyerek bu ajanin tutulumunu tavsanlarda olusturulan Stafilokokus aureus kas enfeksiyonu, terebentin ile indüklenmis kas enflamasyonu ve yumurta albümini ile indüklenmis akciger enflamasyonlarinda karsilastirmislardir (31). Enjeksiyon sonrasi iki saate kadar olan intervallerde de PET/BT çekimini gerçeklestirmislerdir. Enfekte uyluk kasi steril enflamasyon gösteren uyluk kasindan net bir sekilde ayirt edilebilmistir. Akcigerlerde yumurta albümini ile indüklenerek olusturulan enflamasyonda belirgin, anlamli bir tutulum saptanmamistir. Elde edilen sonuçlar Ga-68 isaretli UBI29-41 ile enfeksiyon ile steril enflamasyon ayriminin potansiyel olarak yapilabilecegi yönündedir. Son dönemde Mokaleng ve ark. bir antimikrobiyal peptid derivesi olan TBIA 101’i DOTA ile baglayip Ga-68 ile isaretleyerek enfeksiyon görüntülemedeki potansiyelini arastirmislardir (32). Ga-68 DOTA-TBIA 101 mikro PET/BT farelerde Escherichia coli ile olusturulan kas enfeksiyonlarinin görüntülemesinde kullanilmistir. Radyofarmasötik tutulumu enfekte uyluk kasinda (333) enfekte olmayan uyluk, ön kol (92) kasina ve geri plan aktivitesine (21) oranla anlamli olarak daha yüksek bulunmustur. Ga-68 DOTA-TBIA 101 ile enfeksiyon alani net bir sekilde lokalize edilirken karsi taraf kaslarda belirgin bir tutulum saptanmamistir.


Sonuç

FDG PET’in enfeksiyon ve enflamasyon tanisindaki degeri iyi bilinmektedir. Bu radyofarmasötigin en önemli limitasyonu spesifitesinin düsük olmasidir. Arastirmacilar PET’in tek foton emisyonu yapan radyofarmasötiklere göre avantajindan da yararlanarak enfeksiyon için spesifitesi yüksek PET ajanlari gelistirmeye çalismislardir. Bu amaçla yapilan ilk çalismalarda lökositlerin PET radyonüklidleri ile in vitro isaretlenmesi üzerine odaklanilmistir. Her ne kadar bu konuda yapilan çalismalarin sonuçlari umut verici olsa da pek çok nedenden dolayi kullanimi yayginlasmamistir ve yayginlasacak gibi de görünmemektedir. Dahasi, isaretli lökositler lökosit migrasyonunu göstermede spesifik olsalar da enfeksiyon için gerçek anlamda spesifik degillerdir. I-124 FIAU ile yapilan ilk çalismalarin sonuçlari bu ajanin enfeksiyona spesifik oldugunu düsündürecek sekilde umut verici olsa da son veriler bu ajan için duyulan heyecani azaltir niteliktedir. Ga-68 ile isaretli sideroforlar ve antimikrobiyal peptidler ile yapilan son çalismalarin ön verileri heyecan uyandirmakla birlikte bu verileri destekleyecek, kesinlestirecek klinik çalismalar gerekmektedir.


Giriş

F-18 flurodeoxyglucose (FDG) işaretli pozitron emisyon tomografi (PET), pek çok enflamatuvar ve enfeksiyöz hastalığın tanısında kullanılan çok değerli bir yöntem haline gelmiştir. FDG yararlı olmakla birlikte, malign ve benign neoplaziler de dahil çok çesitli nonenfeksiyöz enflamatuvar durumda tutulum gösterebildiğinden nonspesifik bir ajandır. PET ile yapılan çalışmaların, tek foton emisyonunu yapan radyofarmasötiklerle yapılanlara oranla pek çok avantajı vardır. PET’in rezolüsyonu daha yüksektir, böylece izlenen tutulumlar net bir şekilde lokalize edilebilir. Ayrıca PET ile semikantitatif analiz yapılabilmesi, enfeksiyöz/nonenfeksiyöz proseslerin ayrımına ve tedavi yanıtının değerlendirilmesine olanak sağlar. Bu nedenlerden dolayı, enfeksiyon görüntülemede spesifik ya da en azından FDG’den daha spesifik PET radyofarmasötikleri geliştirmek için yoğun çabalar sarf edilmesi şaşırtıcı değildir.


Flurodeoxyglucose İşaretli Lökositler

FDG’ye oranla daha spesifik bir PET ajani gelistirmedeki ilk girisim otolog lökositlerin in vitro olarak isaretlenmesi yöntemidir. Yaklasik 25 yil önce Osman ve Danpure, insan lökositlerini FDG ile in vitro isaretleyerek bu yöntemi gelistirmislerdir (1). FDG tutulumunun isaretleme ortamindaki glikoza bagli oldugunu göstermislerdir. Ortamdaki glikoz konsantrasyonu 15 µg/mL iken %80 olan isaretleme etkinligi, glikoz konsantrasyonu 1 mg/mL oldugunda %2’ye düsmektedir. Hücre içi glikoz retansiyonu glikozun ekstraselüler konsantrasyonuna baglidir. Ekstrasellüler glikoz yoklugunda ilk 1 saatte FDG’nin %92’si lökositlerce tutulmaktadir. Ekstraselüler glikoz konsantrasyonunun 1 mg/mL olmasi halinde ise bu oran %73’e düsmektedir. Forstrom ve ark.’da insan lökositlerinin in vitro FDG isaretlemesi hakkindaki çalismalarinda Osman ve Danpure ile benzer sekilde isaretleme etkinligini %80 olarak bulmuslardir (1,2). Aktivitenin %80’inin granülosit fraksiyonunda, %14’ünün miks lenfosit-plazma fraksiyonunda ve %6’sinin plazma fraksiyonunda oldugu gösterilmistir. FDG isaretli lökositler trombositten fakir plazmada 4 saate kadar stabil kalabilmislerdir. Tripan mavi boya testi ile isaretleme sonrasi hücre canliligi mükemmel sekilde gösterilmistir. Forstrom ve ark. bu çalismayi takiben, 4 normal gönüllüden olusan çalismalarinda biyodistribüsyon ve dozimetri sonuçlarini degerlendirmislerdir (3). Buna göre; beklendigi üzere FDG isaretli lökositler primer olarak retiküloendotelyal sistemde dagilim göstermislerdir. Ayrica, büyük ihtimalle FDG’nin lökositlerden elüsyonuna bagli olarak serebral ve üriner sistem aktivitesi de gözlenmistir. FDG isaretli lökositler ile 222-252 MBq (6-6,8 mCi) aktivite uygulanmasi sonucu tüm vücut ve major organ dozimetre sonuçlari In-111 ile elde edilen sonuçlarla benzer bulunmustur (3). Pellegrino ve ark. FDG isaretli lökosit ve FDG’ye ait tutulumlari kemirgenlerde steril terebentin ile olusturulan akut enflamasyon ve Escherichia coli ve Pseudomonas aeruginosa ile olusturulan bakteriyel enfeksiyon modelinde karsilastirmislardir. Her iki radyofarmasötigin tutulumu da enfekte kas dokusunda enfekte olmayana oranla belirgin artmis olarak bulunmustur. Ortalama enfekte kas/enfekte olmayan kas tutulum orani FDG isaretli lökosit ile FDG’ye oranla yaklasik iki kat daha yüksek bulunmustur. Ayrica FDG isaretli lökositlerin enflame dokuyu normal dokudan ayirmada FDG’ye oranla daha üstün oldugu gösterilmistir. Arastirmacilar; enflamasyon alanindaki FDG isaretli lökosit akümülasyonunun sadece lökositlerden salinan serbest FDG’ye bagli olmadigi sonucuna varmislardir. Pio ve ark. FDG isaretli lökositler ile FDG’yi insan ve fare modelinde karsilastirmislar ve bu iki radyofarmasötigin normal dagilim paterninin farkli oldugu sonucunu bulmuslardir (5). FDG isaretli lökosit PET’in intestinal enflamasyon varligini ve ciddiyetini saptamada kantitatif bir belirteç olabilecegi sonucuna varmislardir. Hem farelerde hem de insanlarda normal saglikli gastrointestinal ve üriner traktta az miktarda FDG isaretli lökosit akümülasyonu olabilecegini ve FDG isaretli lökosit ile saptanan fokal intestinal odaklarin histopatolojik olarak veya kolonoskopik olarak konfirme edilen enflame barsak alanlarina karsilik geldigini bildirmislerdir. Tutulumun intensitesi de enflamasyonun siddeti ile korelasyon göstermektedir. Arastirmacilar FDG isaretli lökositler ile barsak enflamasyonunun hizli ve dogru bir sekilde, noninvaziv ve kantitatif olarak degerlendirilebilecegi sonucuna varmislardir. Dumarey ve ark. FDG isaretli lökosit yöntemi ile 21 hastayi prospektif olarak degerlendirmisler ve ortalama isaretleme etkinligini %75±21 (%24-96) olarak bulmuslardir (6). Ortalama in vitro stabilite isaretlemeden sonraki 4 saate kadar %90 olarak saptanmistir. Görüntüleme, isaretlenen hücrelerin tekrar enjeksiyonundan yaklasik 3 saat sonra gerçeklestirilmistir. Diger radyoisaretli lökositlerde oldugu gibi FDG isaretli lökositler de primer olarak retiküloendotelyal sistemde akümüle olmuslardir. FDG isaretli lökositlerin sensitivite, spesifite ve dogrulugu %86 olarak bulunmustur. Rini ve ark. 43 hastada, FDG isaretli lökosit görüntülemeyi bir gama kamera koinsidans sistemi kullanarak In-111 isaretli lökosit görüntüleme yöntemi ile karsilastirmislardir (7). Görüntülemeye 196-315 MBq FDG isaretli lökosit enjeksiyonundan yaklasik 2 ile 6 saat; 17-25 MBq In-111 isaretli lökosit enjeksiyonundan yaklasik 24 saat sonra baslanmistir. Kirk üç hastada, ortalama FDG isaretleme etkinligi %75±21 ile ortalama isaretlenme etkinligi %90±5 olan In-111’e oranla anlamli olarak daha düsük bulunmustur (1). FDG isaretli lökosit grubundan alti hasta isaretlenme etkinliginin %35’in altinda olmasindan dolayi çalisma disi birakilmistir. Tersine bu alti hastada In-111 isaretleme etkinligi %89-93 (ortalama %90±2) arasinda bulunmustur. FDG isaretli lökositler için ortalama hücre canliligi %98 ile ortalama hücre canliligi %81 (5/43) olan In-111 isaretli lökositler ile benzer bulunmus ve bu iki test arasinda yüksek ölçüde uyum saptanmistir. Aksoy ve ark. protez enfeksiyonlarinda FDG isaretli lökosit PET/bilgisayarli tomografinin (BT) tanisal rolünü arastirmislardir (8). Pozitif FDG PET/BT çalismasi olan 46 hastaya FDG isaretli lökosit PET/BT yapmislardir. Ortalama isaretleme etkinligi %75±17 olarak saptanmistir. Isaretli lökosit canlilik testi ise yapilmamistir. 296-703 MBq (8-19 mCi) FDG isaretli lökosit enjeksiyonundan yaklasik 60-90 dakika sonra görüntüleme yapilmistir. Çalismaya sadece periprostetik FDG tutulumu olan hastalar dahil edildiginden testin sadece pozitif öngörü degeri hesaplanabilmis ve %27 olarak bulunmustur. Tersine FDG isaretli lökosit PET/BT’nin pozitif öngörü degeri %93,3 olarak bulunmustur. FDG isaretli lökosit PET/BT için sensitivite, spesifite ve negatif öngörü degerleri sirasiyla %93,3, %97,4 ve %97,4 olarak bildirilmistir. Bhattacharya ve ark. akut pankreatitli hastalarin enfekte sivi koleksiyonlarinda FDG isaretli lökosit PET/BT’nin tanisal rolünü arastirmislardir (9). Ortalama isaretleme etkinligi %81±10 (%31-97) olarak bulunmustur. Tüm hastalarda isaretli lökosit canlilik orani %99’un üzerindedir. Isaretli hücrelerin enjeksiyonundan yaklasik iki saat sonra görüntüleme yapilmis ve testin enfekte sivi koleksiyonlarini saptamadaki dogruluk orani %100 olarak raporlanmistir. Yayinlarda FDG isaretli lökositlerin yararli bir enfeksiyon görüntüleme ajani oldugu belirtilse de bu prosedürün rutin klinik kullanima geçirilmesi halinde yanitlanmasi gereken sorular bulunmaktadir. Bunlardan ilki, FDG isaretli lökositlerin %25’in alti ile %90’in üzerinde bir aralikta degisen isaretleme etkinligidir (6,7,7,8,7,8,9,7,8,9,10). Bu degiskenlik göz önünde bulundurularak hücreleri isaretlemede ne kadar aktivite kullanilmalidir? En kötü senaryoyu düsünürsek örnegin %25 isaretleme etkinligi yeterli midir? Ya da isaretlenme etkinligi %90’in üzerinde ise neler olmaktadir? Enjekte edilecek aktivite de orantili olarak azaltilmali midir, eger öyleyse tanisal veri elde edebilmek için enjekte edilen hücrelerin sayisi yeterli olacak midir? Bir diger konu da FDG’nin stabilitesidir. Yayinlara ait sonuçlar degiskenlik göstermektedir. Dumarey ve ark. isaretlemeden yaklasik dört saat sonra %90’lara varan bir ortalama stabilite degeri verirken Bhargava ve ark. tersine ilk bir saatte %85±4, dört saatte ise %68±7’ye düsen bir ortalama stabilite degerinden söz etmektedirler (6,7,8,9,10). Kiyaslandiginda, In-111 isaretli lökositlerin ortalama stabilitesi ise birinci saate %94±2; dördüncü saatte %91±3 ile her iki zaman diliminde de anlamli olarak daha yüksek bulunmustur. Isaretleme etkinligi ve stabilite gibi sorunlarin üstesinden gelindigini farz etsek de, F-18’in 110 dakika olan yarilanma ömrü kolayca çözülemeyecek lojistik problemlere neden olmaktadir. In vitro isaretleme prosedürü yaklasik 2 ile 3 saat sürmektedir. Bu nedenle hücreleri isaretlemede kullanilacak aktivite miktarini belirlerken bu süre de göz önünde bulundurulmalidir. F-18’in 110 dakikalik yarilanma ömrü, metodu tesis disinda uygulanmaya elverissiz hale getirerek isaretlemeyi sadece belirli alanlarla sinirlandirmaktadir. Bu; lökosit isaretleme prosedürlerinin çok büyük kisminin dis radyofarmasi laboratuvarlarinda yapildigi Birlesik Devletler’de çok önemli bir limitasyondur. Bazi durumlarda geç görüntü (örnegin; 24. saat gibi) alinmasi gerekebilmektedir. Böyle durumlarda F-18’in kisa yarilanma süresi enjeksiyondan 4-5 saat sonrasi için görüntü alinabilmesini imkansiz hale getirmektedir.


1. Osman S, Danpure HJ. The use of 2-[18F]Fluoro-2-deoxy-D-glucose as a potential in vitro agent for labelling human granulocytes for clinical studies by positron emission tomography. Nucl Med Biol 1992;19:183-190.
2. Forstrom LA, Mullan BP, Hung JC, Lowe VJ, Thorson LM. 18-FDG labeling of human leukocytes. Nucl Med Commun 2000;21:691-694.
3. Forstrom LA, Dunn WL, Mullan BP, Hung JC, Lowe, VJ, Thorson LM. Biodistribution and dosimetry of 18Ffluorodeoxyglucose labeled leukocytes in normal human subjects. Nucl Med Commun 2002;23:721-725.
4. Pellegrino D, Bonab AA, Dragotakes SC, Pitman JT, Mariani G, Carter EA. Inflammation and infection: Imaging properties of 18F-FDG-labeled white blood cells versus 18F-FDG. J Nucl Med 2005;46:1522-1530.
5. Pio BS, Byrne FR, Aranda R, et al. Noninvasive quantification of bowel inflammation through positron emission tomography imaging of 2-deoxy-2-2[18F]fluoro-D-glucose-labeled white blood cells. Mol Imaging Biol 2003;5:271-277.
6. Dumarey N, Egrise D, Blocklet D, et al. Imaging infection with 18F-FDG-labeled leukocyte PET/CT: initial experience in 21 patients. J Nucl Med 2006;47:625-632.
7. Rini JN, Bhargava KK, Tronco GG, et al. PET with FDG-labeled leukocytes versus scintigraphy with 111In-oxine-labeled leukocytes for detection of infection. Radiology 2006;238:978-987.
8. Aksoy SY, Asa S, Ozhan M, et al. FDG and FDG-labelled leucocyte PET/CT in the imaging of prosthetic joint infection. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2014;41:556-564.
9. Bhattacharya A, Kochhar R, Sharma S, et al. PET/CT with 18F-FDG-labeled autologous leukocytes for the diagnosis of infected fluid collections in acute pancreatitis. J Nucl Med 2014;55:1267-1272.
10. Bhargava KK, Gupta RK, Nichols KJ, Palestro CJ. In-vitro human leukocyte labeling with (64)Cu: an intraindividual comparison with (111)In-oxine and 18F-FDG. Nucl Med Biol 2009;36:545-549.
11. Locke LW, Chordia MD, Zhang Y, et al. A novel neutrophil-specific PET imaging agent: cFLFLFK-PEG-64Cu. J Nucl Med 2009;50:790-797.
12. Boerman OC, Laverman P, Oyen WJ. FIAU: from reporter gene imaging to imaging of bacterial proliferation. Am J Nucl Med Mol Imaging 2012;2:271-272.
13. Bettegowda C, Foss CA, Cheong I, et al. Imaging bacterial infections with radiolabelled 1-(2’-deoxy-2’fluoro-β-D-arabinofurasonyl)-5-iodouracil. Proc Natl Acad Sci U S A 2005;102:1145-1150.
14. Pullambhatla M, Tessier J, Beck G, Jedynak B, Wurthner JU, Pomper MG. [125I]FIAU imaging in a preclinical model of lung infection : quantification of bacterial load. Am J Nucl Med Mol Imaging 2012;2:260-270.
15. Diaz LA Jr, Foss CA, Thornton K, et al. Imaging of musculoskeletal bacterial infections by [124I]FIAU-PET/CT. PLoS One 2007;10:e1007.
16. Zhang XM, Zhang HH, McLeroth P, et al. [124I]FIAU: Human dosimetry and infection imaging in patients with suspected prosthetic joint infection. Nucl Med Biol 2016;43:273-279.
17. [124I]FIAU-PET/CT scanning in diagnosing osteomyelitis in patients with diabetic foot infection.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01764919. Updated April 6, 2016. Accessed August 13, 2016.
18. Kumar V, Boddeti DK, Evans SG, Angelides S. (68)Ga-citrate-PET for diagnostic imaging of infection in rats and for intra-abdominal infection in a patient. Curr Radiopharm 2012;5:71-75.
19. Vorster M, Maes A, Van de Wiele C, Sathekge MM. 68Ga-citrate PET/CT in Tuberculosis: A pilot study. Q J Nucl Med Mol Imaging 2014 Mar 20. [Epub ahead of print]
20. Nanni C, Errani C, Boriani L, et al. 68Ga-citrate PET/CT for evaluating patients with infections of the bone: preliminary results. J Nucl Med 2010;51:1932-1936.
21. Vorster M, Maes A, Jacobs A, et al. Evaluating the possible role of 68Ga-citrate PET/CT in the characterization of indeterminate lung lesions. Ann Nucl Med 2014;28:523-530.
22. Roivainen A, Jalkanen S, Nanni C. Gallium-labelled peptides for imaging of inflammation. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2012;39(Suppl 1):68-77.
23. Lankinen P, Mäkinen TJ Pöyhönen TA, et al. (68)Ga-DOTAVAP-P1 PET imaging capable of demonstrating the phase of inflammation in healing bones and the progress of infection in osteomyelitic bones. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2008;35:352-364.
24. Ujula T, Salomäkia S, Virsua P, et al. Synthesis, 68Ga labeling and preliminary evaluation of DOTA peptide binding vascular adhesion protein-1: a potential PET imaging agent for diagnosing osteomyelitis. Nucl Med Biol 2009;36:631-641.
25. Palestro CJ. Continuing education on radionuclide imaging of musculoskeletal infection: a review. J Nucl Med 2016.
26. Petrik M, Haas H, Schrettl M, Helbok A, Blatzer M, Decristoforo C. In vitro and in vivo evaluation of selected 68Ga-siderophores for infection imaging. Nucl Med Biol 2012;39:361-369.
27. Petrik M, Franssen GM, Haas H, et al. Preclinical evaluation of two 68Ga-siderophores as potential radiopharmaceuticals for Aspergillus fumigatus infection imaging. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2012;39:1175-1183.
28. Petrik M, Haas H, Laverman P, et al.68Ga-triacetylfusarinine C and 68Ga-ferrioxamine E for Aspergillus infection imaging: uptake specificity in various microorganisms. Mol Imaging Biol 2014;16:102-108.
29. Wang G. Human antimicrobial peptides and proteins. Pharmaceuticals (Basel) 2014;7:545-594.
30. Ebenhan T, Chadwick N, Sathekge MM, et al. Peptide synthesis, characterization and ⁶⁸Ga-radiolabeling of NOTA-conjugated ubiquicidin fragments for prospective infection imaging with PET/CT. Nucl Med Biol 2014;41:390-400.
31. Ebenhan T, Zeevaart JR, Venter JD, et al. Preclinical evaluation of 68Ga-labeled 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic acid-ubiquicidin as a radioligand for PET infection imaging. J Nucl Med 2014;55:308-314.
32. Mokaleng BB, Ebenhan T, Ramesh S, et al. Synthesis, 68Ga-radiolabeling, and preliminary in vivo assessment of a depsipeptide-derived compound as a potential PET/CT infection imaging agent. Biomed Res Int 2015;2015:284354.