Effekt der Bestrahlungsdosis auf die lokale Tumorkontrolle korreliert mit prätherapeutischer [¹⁸F]FDGAufnahme von FaDu-Tumoren in Nacktmäusen

Hintergrund:

In vielen Tumoren unterschiedlicher Patienten wie auch innerhalb eines individuellen Tumors kann eine heterogene [¹⁸F]FDGAufnahme nachgewiesen werden. Derzeit ist nicht bekannt ob diese intratumorale Heterogenität mit dem Ansprechen von Tumorsubvolumina korreliert und als biologischer Marker für eine heterogene Dosis-Verschreibung z. B. Dosis-Eskalation partieller Volumina verwendet werden kann. Für diese Fragestellung haben wir in einer präklinischen Modellsituation die Heterogenität der [¹⁸F]FDG-Aufnahme und den Dosis-Effekt in einer einzelnen, in Nacktmäusen transplantierten humanen Tumorzelllinie untersucht.

Methoden:

Die hSCC Zelllinie FaDu wurde subkutan auf das Hinterbein von NMRI Nacktmäusen transplantiert. Ab einem Tumordurchmesser von 7 mm erfolgte die Aufnahme in das Experiment. Jedes Tier erhielt eine [¹⁸F]FDG-PET-Untersuchung (microPET® P4, CTI) direkt vor Bestrahlung zur Bestimmung des Maximum Standardized Uptake Value (SUVmax). Die Einzeldosisbestrahlungen mit 25 Gy oder 35 Gy erfolgten
unter ambientem Blutfluss mit 200 kV Röntgenstrahlen (0.5 mm Cu, ∼ 1 Gy min-1). 62 Tiere wurden in dieser Studie untersucht, davon befinden sich noch fünf Tiere im Follow-up. Experimenteller Endpunkt war die lokale Tumorkontrolle am Tag 120 nach Bestrahlung.

Ergebnisse:

Die Spanne der SUVmax-Werte reichte von 0.72 bis 3.47, der Median war 1.59. Die lokalen Tumorkontrollraten für alle 62 Tiere betrugen 28% nach Bestrahlung mit 25 Gy und 57% nach 35 Gy (Kaplan-Meier-Analyse, Logrank-Test p = 0.007). Im nächsten Schritt wurde eine univariate
Analyse der Dosis-Effekt-Beziehung für die entsprechend des Median SUVmax stratifizierten Tiere durchgeführt. Für Tumoren < Median SUVmax
betrug die lokale Kontrolle 37% nach 25 Gy vs. 47% nach 35 Gy (p = 0.37). Im Gegensatz dazu fand sich ein signifikanter Unterschied der lokalen
Tumorkontrollraten für Tumoren > Median SUVmax (15% nach 25 Gy vs. 68% nach 35 Gy, p = 0.002). In der multivariaten Cox-Analyse mit
Strahlendosis und SUVmax als kontinuierliche Variablen, konnte eine signifikante Verringerung des Rezidivrisikos mit ansteigender Strahlendosis
(p = 0.007) und ein grenzwertig, signifikanter Effekt des SUVmax-Wertes nachgewiesen werden (p = 0.06).

Zusammenfassung:

Diese Daten zeigen einen größeren Effekt der Bestrahlungsdosis auf die lokale Kontrolle in Tumoren mit initial hoher [¹⁸F]FDG-Aufnahme im Vergleich zu Tumoren derselben Tumorlinie mit niedriger [¹⁸F]FDG-Aufnahme. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass ein prätherapeutisches [¹⁸F]FDG-PET wichtige Informationen für die Verschreibung einer heterogenen Bestrahlungsdosis liefern kann. In dieser Studie wurde nur ein Tumormodell und Einzeldosisbestrahlung untersucht. Weitere Experimente mit anderen Tumormodellen und fraktionierter Bestrahlung sind notwendig.

Gefördert im Rahmen des EU-Projektes „BioCare“ Molecular Imaging for Biologically Optimized Cancer Therapy #505785.