DE102010026066A1

DE102010026066A1 - 11C-markiertes Aptamer zur Detektion eines krankhaften Gewebes

Info

Publication number: DE102010026066A1
Application number: DE201010026066
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV; Siemens AG
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV; Siemens AG
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-05
Also published as: WO2012000861A1

Abstract

Es wird die Verwendung eines Aptamers (1) zur Herstellung eines Agens zur Detektion eines krankhaften Gewebes (18) beschrieben. Das Aptamer (1) bindet dabei an das krankhafte Gewebe (18) und ist an eine Aminosäure (2) gekoppelt, die wiederum ein 11C-Kohlenstoffatom aufweist. Ferner wird ein Radiopharmakon zur Lokalisation eines Tumors (18) beschrieben, das ein solches Aptamer (1) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Aptamers zur Herstellung eines Agens zur Detektion eines krankhaften Gewebes. Sie betrifft ferner ein Radiopharmakon zur Lokalisation eines krankhaften Gewebes, das ein solches Aptamer umfasst.
In der modernen Diagnostik werden zur Charakterisierung von Krankheiten vor allem biochemische Analysen von Blut, anderen Körperflüssigkeiten und Gewebeproben eingesetzt. Dabei wird die Anwesenheit und Menge von Molekülen untersucht, die für eine bestimmte Krankheit typisch sind. Neben Fremdstoffen werden auch körpereigene Stoffe nachgewiesen, die beispielsweise nur bei einer Infektion durch Viren oder Bakterien gebildet werden. Insbesondere Tumorzellen bilden häufig große Mengen bestimmter Proteine, insbesondere zelluläre Rezeptoren, deren Expression für eine Tumorart spezifisch ist. Viele der Proteine, die speziell von krankhaften Zellen gebildet werden, sind Oberflächenmoleküle, die in der Membran der erkrankten Zellen verankert werden. Diese Oberflächenmoleküle können mit entsprechenden diagnostischen Verfahren nachgewiesen werden. Dazu werden üblicherweise Zellen aus Gewebe- oder Blutproben mit Antikörpern untersucht, die an bestimmte, für eine Krankheit spezifische Oberflächenmoleküle binden. Durch derartige in vitro Untersuchungen kann das Vorliegen einer Krankheit diagnostiziert werden. Es ist aber nicht möglich, auch den genauen Ort des erkrankten Gewebes festzustellen. Zu diesem Zweck werden in der Regel bildgebende Verfahren, wie beispielsweise Röntgen, Ultraschall und Kernspinntomographie verwendet. Mit ihnen lassen sich vor allem ektopische Zellansammlungen, wie etwa Tumore, oder Schwellungen einzelner Organe lokalisieren. Zeigt ein krankhaftes Gewebe jedoch keine deutlichen morphologischen Auffälligkeiten, oder ist es verhältnismäßig klein, kann es bei traditionellen Untersuchungen leicht übersehen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Agens bereitzustellen, mit dem ein krankhaftes Gewebe spezifisch und unabhängig von seiner Größe detektiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Aptamers zur Herstellung eines Agens zur Detektion eines krankhaften Gewebes gelöst. Indem das Aptamer an das krankhafte Gewebe bindet und an eine Aminosäure gekoppelt ist, die wiederum ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist, können selbst wenige Zellen eines krankhaften Gewebes an Hand des radioaktiven Signals lokalisiert werden.
Der Begriff ”Aptamer” bezeichnet kurze, einzelsträngige Nukleinsäure-Oligomere, die sowohl RNA als auch DNA Moleküle umfassen können. In Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Sequenz bilden Aptamere vielfältige Strukturen und binden an Zielmoleküle der verschiedensten Stoffklassen. Dabei kommt es zu einer spezifischen Strukturkompatibilität zwischen einem Aptamer und seinem Zielmolekül, ähnlich einer Antigen-Antikörper-Bindung. Die Strukturkompatibilität der Moleküle erfolgt über elektrostatische Wechselwirkungen, ionische Bindungen, van-der-Waals Wechselwirkungen, Wasserstoffbrücken und sog. Stacking Interactions zwischen den aromatischen Ringen der Basen der Nukleinsäuren. Aptamere, die ein bestimmtes Zielmolekül binden, werden durch in vitro Selektionsverfahren und Amplifikationstechniken, sog. SELEX-Prozesse (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) identifiziert und produziert. Aptamere umfassen regelmäßig 8 bis 220 Nukleotide, vorzugsweise 20 bis 60 Nukleotide. Es können aber auch Aptamere mit bis zu 500 Nukleotiden verwendet werden. Sie können synthetisch hergestellt oder durch enzymatischen Abbau genomischer DNA gewonnen werden (Kulbachinskiy AV, 2007).
Unter Verwendung umfangreicher Aptamer Bibliotheken können Aptamere identifiziert werden, die ein spezifisches Zielmolekül binden. Dabei kann es sich sowohl um größere Biomoleküle, beispielsweise Proteine, als auch um einzelne chemische Elemente handeln. Darüber hinaus binden Aptamere nahezu alle Stoffklassen, so dass auch Aptamere identifiziert werden können, die spezielle Proteinmodifikationen, wie beispielsweise Fettsäure- oder Zuckermodifikationen erkennen und binden.
Jede Zelle trägt auf ihrer Oberfläche, verankert in ihrer Zellmembran, eine Vielzahl unterschiedlicher Moleküle, wobei die meisten zur Stoffklasse der Proteine gehören. Neben Molekülen mit grundlegenden biologischen Funktionen, die in nahezu jeder Zelle vorkommen, werden viele Moleküle nur von Zellen eines bestimmten Gewebes oder eines bestimmten Zelltyps exprimiert. Außerdem bilden Zellen, die von Krankheitserregern befallen sind oder gestörte Zellfunktionen aufweisen, wie beispielsweise Tumorzellen, eigene Moleküle. Viele dieser krankheitsspezifischen Moleküle sind membranständig und können auf der Oberfläche der jeweiligen Zelle nachgewiesen werden. Indem ein Aptamer gewählt wird, das mit einem, für ein krankhaftes Gewebe kennzeichnenden Molekül interagiert, bindet das Aptamer spezifisch an das krankhafte Gewebe. Vorzugsweise wird das Aptamer dabei so gewählt, dass die Bindung zwischen dem Aptamer und dem Zielmolekül einen linearen Koeffizient, sog. kD-Wert, von ≤ 100 nM, bevorzugt von ≤ 10 nM, am meisten bevorzugt von 7,5 nM aufweist. Mit einem solchen Aptamer können selbst wenige Zellen eines krankhaften Gewebes spezifisch nachgewiesen werden.
Der Begriff ”krankhaftes Gewebe” bezeichnet Zellen, Teile von Organen oder ganze Organe, die ihre physiologische Funktion nicht oder nicht in vollem Umfand erfüllen. Dazu zählen beispielsweise mit Viren oder Bakterien infizierte Zellen, hypertrophes Gewebe, entzündete Gewebe und Organe, hyperplastisches und neoplastisches Gewebe, etwa Geschwüre, Tumore und Karzinome. Krankhafte Zellen bilden häufig Proteine, deren Expression für eine bestimmte Erkrankung kennzeichnend ist, beispielsweise weil sie vom genetischen Material eines Virus oder eines Bakteriums abstammen. Handelt es sich bei diesen Molekülen um Zelloberflächenmoleküle, werden sie auf der Zellmembran verankert. Indem das Aptamer speziell ein Oberflächenmolekül eines krankhaften Gewebes bindet, ermöglicht es eine zuverlässige Lokalisation dieses Gewebes.
Um das an ein Gewebe gebundene Aptamer zu detektieren, wird das Aptamer an eine Aminosäure gekoppelt, die wiederum ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist. Beim Zerfall des ¹¹C-Kohlenstoffisotops werden Positronen, die auch als β⁺-Strahlung bezeichnet werden, gebildet. Stoßen die Positronen auf ein Elektron, bilden sie zwei Photonen, die sich in einem Winkel von 180°, also genau in entgegen gesetzter Richtung, von einander entfernen. Die Photonen können detektiert und daraus die Position der Positronenemission, bzw. des ¹¹C-Kohlenstoffatoms, berechnet werden. Des Weiteren kann auch die Menge an Aptameren, die sich an einer bestimmten Stelle befindet, quantifiziert werden. Die Kopplung einer Aminosäure mit einem ¹¹C-Kohlenstoffatom an das erfindungsgemäß verwendete Aptamer ermöglicht es, sowohl das Vorhandensein, als auch die Position des Aptamers nachzuweisen und abzubilden. Zur Herstellung einer ¹¹C-markierten Aminosäure und zur Kopplung der Aminosäure an das Aptamer sind insbesondere die Verfahren, die in den Patentanmeldungen DE 10 2009 035 648.7 , und DE 10 2009 035 645.2 beschrieben werden, geeignet.
Die Markierung das Aptamers mit einem ¹¹C-Kohlenstoffatom über eine Aminosäure ist insbesondere vorteilhaft, weil dadurch keine der üblichen Komplexbildner, wie Diethylentriaminpentaacetat (DTPA), 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) verwendet werden müssen. Der entstehende Komplex aus Aptamer und Aminosäure umfasst körpereigene Moleküle, wodurch er für den Organismus besonders verträglich ist. Sowohl das Aptamer und seine einzelnen Nukleinsäuren, als auch die Aminosäure sind nicht toxisch. Sie können natürlich verstoffwechselt, abgebaut und ausgeschieden werden. Durch die Verwendung eines integrierten ¹¹C-Kohlenstoffatoms kann außerdem vermieden werden, dass ein radioaktiver Fremdstoff, wie beispielsweise ¹⁸Fluor, ¹³³Xenon, oder ⁶⁸Gallium, in den Organismus eingebracht werden muss.
Ein weiterer Vorteil des über eine Aminosäure mit ¹¹C-Kohlenstoff markierten Aptamers liegt in dem günstigen Signal/Hintergrund Verhältnis während der Detektion des Aptamers. Das Aptamer bindet an das krankhafte Gewebe, wohingegen freie, ungebundene Aptamere rasch verstoffwechselt und aus dem Organismus ausgeschieden werden, weil sie von endogenen Enzymen zügig abgebaut werden. Dadurch entsteht ein starkes und spezifisches Signal an der Position des krankhaften Gewebes, und das Hintergrundsignal wird minimiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Agens ein Radiopharmakon. Der Begriff ”Radiopharmaka” bezeichnet Arzneimittel, die Radionuklide enthalten, deren Strahlung zur Diagnostik und Therapie verwendet wird. Die wichtigsten Anwendungsgebiete sind dabei die Onkologie, Kardiologie und Neurologie, aber auch die Arzneimittelforschung. Als Radionuklide werden Gamma- bzw. Beta-Strahlen emittierende Nuklide, zum Beispiel ¹³³Xenon, ^99mTechnetium, ⁶⁸Gallium, und ¹⁸Fluor, verwendet. Sie werden üblicherweise über Komplexbildner wie DTPA, DOTA oder Ethylendiamintetraacetat (EDTA) an Mono- oder Polysaccharide gebunden. Die Nuklide werden, je nach der Art ihrer Strahlung, mittels Szintigraphie, Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) oder Positronen-Emissions-Tomographie (PET) detektiert. Aufgrund ihrer unphysiologischen Bestandteile können herkömmliche Radiopharmaka jedoch Nebenwirkungen, wie anaphylaktische oder allergische Reaktionen, im Körper eines Patienten verursachen. Die Verwendung eines Aptamers aus körpereigenen Nukleinsäuren reduziert diese Gefahr deutlich, weil weder das Aptamer selbst, noch seine Abbauprodukte toxisch sind. Zudem ist Kohlenstoff, im Gegensatz zu Technetium oder Xenon, ein im Körper vorkommendes Element, das natürlich verstoffwechselt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Aminosäure Glycin, Alanin, Valin oder Serin. Die Verwendung einer dieser Aminosäuren, um das ¹¹C-Kohlenstoffisotop an das Aptamer zu koppeln, ist besonders vorteilhaft, weil diese Aminosäuren verhältnismäßig klein sind und keine reaktiven Seitenketten aufweisen. Sie beeinflussen daher weder die Konformation noch die Bindungsaffinität das Aptamers, und die Spezifität des Aptamers für sein Zielmolekül bleibt erhalten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Aminosäure über eine Peptidbindung an eine freie Aminogruppe eines Nukleotids des Aptamers gekoppelt. Dadurch können herkömmliche Peptidsyntheseverfahren, wie beispielsweise eine Festphasensynthese, zur Koppelung der Aminosäure an das Aptamer verwendet werden. Die Herstellung des Komplexes ist daher ohne aufwendige zusätzliche Syntheseverfahren möglich, wodurch der technische und finanzielle Aufwand reduziert wird. Des Weiteren kann der Komplex aus Aptamer und Aminosäure direkt nach dem Anbringen der ¹¹C-markierten Aminosäure verwendet werden kann. ¹¹C-Kohlenstoff hat eine Halbwertszeit von nur ca. 20 Minuten, so dass die Strahlungsdosis desto höher gewählt werden muss, je mehr Zeit zwischen der Synthese des Komplexes und seiner Verwendung liegt. Wird die Aminosäure mit der ¹¹C-Markierung im letzten Schritt der Synthese angebracht, kann das Aptamer anschließend sofort verwendet werden. Auf diese Weise wird die Zeitspanne zwischen der Verarbeitung des ¹¹C-Kohlenstoffs und dem Einsatz des Aptamers reduziert, so dass der Strahlungsverlust während der Herstellung des Komplexes minimiert wird. Deshalb kann die Strahlendosis, die bei der Verarbeitung des ¹¹C-Kohlenstoffs eingesetzt werden muss um eine bestimmte Strahlungsstärke des Produkts zu gewährleisten, entsprechend geringer sein. Die Herstellung wird dadurch kostengünstiger und die Strahlenbelastung für das technische Personal, welches das Agens herstellt, verringert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das ¹¹C-Kohlenstoffatom das Carbonylkohlenstoffatom der Peptidbindung. Die Peptidbindung liegt verhältnismäßig geschützt im Inneren des Komplexes aus Aptamer und Aminosäure. Dadurch ist gewährleistet, dass das ¹¹C-Kohlenstoffatom nicht von der Aminosäure abgespalten wird, wie es etwa bei einer exponierten Seitenkette der Aminosäuren möglich wäre.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Aminosäure eine D-Aminosäure. Mit Ausnahme des Glycins besitzen alle Aminosäuren an ihrem alpha-C-Kohlenstoffatom ein chirales Zentrum und können daher als Konfigurationsisomere, nämlich als D- oder L-Aminosäure, vorliegen. Endogene Peptide und Proteine sind weitgehend aus Aminosäuren in L-Konfiguration aufgebaut. Zudem arbeiten die meisten natürlichen Proteasen und Peptidasen stereoselektiv und verstoffwechseln hauptsächlich L-Aminosäuren. Daher dauert der Abbau von D-Aminosäuren durch körpereigene Enzyme länger als der von L-Aminosäuren. Dieser Umstand kann verwendet werden, um die Halbwertszeit des Komplexes aus Aptamer und einer Aminosäure zu verlängern, indem statt einer L-Aminosäure eine D-Aminosäure verwendet wird (Neundorf I et al., 2008). Dadurch kann die Zeit bis die Aminosäure von dem Aptamer, durch proteolytischen Verdau, abgespalten wird, positiv beeinflusst werden. Eine weitere Möglichkeit, die Abspaltung zu verzögern, besteht darin, eine nicht natürliche Aminosäure zu verwenden. Die nicht natürlichen Aminosäuren werden langsamer verstoffwechselt, weil die körpereigenen proteolytischen Enzyme speziell an den Abbau natürlicher Aminosäuren angepasst sind. Darüber hinaus sind auch andere chemische Modifikationen der Aminosäure möglich. Beispielsweise kann die endständige Aminogruppe der Aminosäure durch eine Isonitrilgruppe ersetzt werden. Eine solche Modifikation reduziert die von der Aminogruppe vermittelte Interaktion mit proteolytischen Enzymen, ohne die Bindungsspezifität zu verändern.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Radiopharmakon zur Lokalisation eines Tumors, das ein Aptamer umfasst. Indem das Aptamer an den Tumor bindet und an eine Aminosäure gekoppelt ist, die wiederum ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist, können selbst wenige Zellen des Tumors lokalisiert werden.
Auf Grund der Vorteile des enthaltenen Komplexes aus Aptamer und Aminosäure bietet das erfindungsgemäße Radiopharmakon ein sensitives und spezifisches Agens, um die Position eines Tumors in vivo zu bestimmen. Das Radiopharmakon wird dem Patienten verabreicht und die darin enthaltenen Aptamere, die an die ¹¹C-markierte Aminosäuren gekoppelt sind, verteilen sich auf Grund ihrer Größe schnell und effizient im Körper. Sie binden an den Tumor und sammeln sich an dessen Oberfläche.
Die Häufung der radioaktiv markierten Aptamere wird mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) nachgewiesen und so die genaue Position des Tumors im Körper des Patienten bestimmt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Aminosäure Glycin, Alanin, Valin oder Serin, so dass weder die Konformation noch die Bindungsaffinität das Aptamers durch die Aminosäure beeinflusst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das ¹¹C-Kohlenstoffatom das Kohlenstoffatom der endständigen α-Carboxylgruppe der Aminosäure. Dadurch kann das ¹¹C-Kohlenstoffatom nicht von der Aminosäure abgespalten werden, wie es etwa bei einer exponierten Seitenkette der Aminosäuren möglich wäre.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Radiopharmakon ein PET Biomarker. Die PET ist ein etabliertes Verfahren um die Strahlung radioaktiver Elemente zu erfassen und ihre Position zu bestimmen (Massoud TF, Gambhir SS, 2003). Mit Hilfe von ringförmig um den Patienten angeordneten Detektorgeräten werden Schnittbilder erstellt, auf denen die Zerfallsereignisse in ihrer räumlichen Verteilung im Körperinneren dargestellt werden. Die PET ermöglicht es auch, die Menge an markierten Molekülen in einem Gewebe quantitativ zu bestimmen.
Außerdem wird ein Verfahren zur Lokalisation eines krankhaften Gewebes in einem Organismus offenbart, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Aptamers, das an eine Aminosäure gekoppelt ist; b) Verabreichen des Aptamers an den Organismus; und c) Detektieren des Aptamers in dem Organismus mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Indem das Aptamer an den Tumor bindet und die Aminosäure ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist, kann das krankhafte Gewebe im Organismus des Patienten spezifisch lokalisiert werden.
Mit dem erfindungsgemäß verwendeten Aptamer, an das eine ¹¹C-markierte Aminosäure gekoppelt ist, wird ein krankhaftes Gewebe im Inneren eines Organismus detektiert und lokalisiert, und kann so, im Körper eines Patienten, beobachtet werden. Auf diese Weise kann beispielsweise die Größe oder Ausdehnung einer Infektion oder eines Tumors bestimmt werden. Das erfindungsgemäß verwendete Aptamer ist daher hervorragend zur Beobachtung von Verlauf und Erfolg einer Behandlung, sog. Therapiemonitoring, geeignet.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert.
1 zeigt schematisch ein Aptamer 1 mit 14 Nukleotiden 3, das an ein krankhaftes Gewebe 18 gebunden ist. Das Aptamer 1 ist an eine Aminosäure 2 gekoppelt, die mit einem ¹¹C-Kohlenstoffatom radioaktiv markiert ist. Die radioaktive Markierung ist durch einen Stern (*) dargestellt.
Die spezifische Bindungsaffinität zwischen dem Aptamer 1 und dem krankhaften Gewebe 18 kommt auf Grund chemischer Wechselwirkungen zwischen dem Aptamer 1 und der Oberfläche des krankhaften Gewebes 18 zustande. Das krankhafte Gewebe 18 bildet Oberflächenmoleküle, die für die Erkrankung des Gewebes kennzeichnend sind. Aus einer Aptamer-Bibliothek wird ein Aptamer 1 identifiziert, das mit einem Oberflächenmolekül des krankhaften Gewebes 18 interagiert. Anschließend wird eine Aminosäure, die mit einem ¹¹C-Kohlenstoffatom markiert ist, an das Aptamer 1 gekoppelt. Das Aptamer 1 kann dann durch die beim Zerfall des ¹¹C-Kohlenstoffatoms abgegebenen Positronen mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) nachgewiesen werden. Der Ort der Positronenemission entspricht dem Ort des Aptamers 1 und somit dem des krankhaften Gewebes 18, an welches das Aptamer 1 gebunden ist.
Das an eine ¹¹C-markierte Aminosäure 2 gekoppelte Aptamer 1 wird einem Patienten in Form eines Arzneimittels verabreicht. Es bindet an das krankhafte Gewebe 18 und sammelt sich an dessen Zellen. Diese Anhäufung wird bei einer PET sichtbar, so dass die Verteilung des Aptamer 1 bzw. die Position des krankhaften Gewebes 18 im Körper des Patienten bestimmt werden können.
2 zeigt eine Darstellung eines Aptamers mittels chemischer Formel. Das Aptamer hat die Sequenz SEQ ID Nr.: 1 und ist an eine ¹¹C-markierte Aminosäure, nämlich Glycin, gekoppelt.
Das Aptamer umfasst 70 Nukleinsäuren der folgenden Sequenz: GGG AGG ACG AUG CGG ACC GAA AAA GAC CUG ACU UCU AUA CUA AGU CUA CGU UCC CAG ACG ACU CGC CCG A.
Das 3' terminale Adenosin des Aptamers und das daran gekoppelte Glycin sind mittels Strukturformel dargestellt, die restlichen Nukleinsäuren 3 durch ihren jeweiligen Buchstaben Code. Die Sequenz des Aptamers ist auch in SEQ ID Nr.: 1 angegeben. Das Carbonylkohlenstoffatom Glycins ist ein ¹¹C-Kohlenstoffatom, dargestellt durch die Ziffer 11 oberhalb des Carbonylkohlenstoffatoms.
Das Aptamer mit der SEQ ID Nr.: 1 weist eine spezifische Bindungsaffinität zu dem Prostata spezifischen Membran Antigen (PSMA) auf. Dieses Protein wird vor allem in Prostatagewebe exprimiert und kommt in Prostatkarzinomen in besonders hohen Mengen vor. PSMA ist ein Membranprotein, das in gesunden Prostatazellen aber in einer besonderen zytoplasmatischen Form vorliegt. Bei Prostatakarzinomen ist es vor allem auf der Zellmembran der Tumorzellen lokalisiert.
Das Aptamer 1 wird anhand seiner Bindungsspezifität zu PSMA mit SELEX Verfahren aus einer Aptamer-Bibliothek ausgewählt und amplifiziert. Anschließend wird die ¹¹C-markierte Aminosäure 2 mit einem herkömmlichen Peptidsyntheseverfahren an das Aptamer 1 gekoppelt. Das Aptamer 1 wird dem Patienten verabreicht und so das Prostatakarzinom mittels PET dargestellt. Auf diese Weise können auch Metastasen, die ebenfalls membranständiges PSMA exprimieren, lokalisiert werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung (stark vereinfacht nach Faller A, Schünke M, Der Körper des Menschen, Thieme, 2008) eines Blutkreislaufsystems 10 eines Organismus und die Verteilung eines Aptamers 1 darin.
Das Blutkreislaufsystem 10 umfasst verschiedene schematisch dargestellte Organe, wie Lunge 12, Herz 13, Leber 14, Darm 15 und Niere 16 und die Hauptadern 11, welche diese Organe verbinden. Das Aptamer 1 ist durch Dreiecke entlang der Adern 11 dargestellt. Die Abbauprodukte 17 des Aptamers 1 sind durch einzelne Striche innerhalb der Umrisse der Niere 16 dargestellt. Links der Mitte des Blutkreislaufsystems 10 ist zusätzlich ein krankhaftes Gewebe 18, zum Beispiel ein Tumor oder eine Entzündung, dargestellt, an das vermehrt Aptamere 1 angelagert sind.
Die Verteilung des Aptamers 1 im Blutkreislaufsystem 10 umfasst vier Phasen, die entlang der Darstellung von oben nach unten aufgeführt sind.
Phase I: Das Aptamer 1 wird in das Blutkreislaufsystem 10 des Organismus injiziert.
Phase II: Über das Blutkreislaufsystem 10 wird das Aptamer 1 in die Organe 12, 13, 14, 15, und 16 des Organismus transportiert.
Phase III: Das zirkulierende Aptamer 1 bindet spezifisch an das krankhafte Gewebe 18.
Phase IV: Nicht gebundenes Aptamer 1 wird schnell verstoffwechselt und enzymatisch abgebaut. Der Organismus unterscheidet nicht zwischen körpereigenen Molekülen und dem Aptamer 1, weil es aus Nukleinsäuren 3 und einer Aminosäure 2 aufgebaut ist, die den körpereigenen Molekülen entsprechen. Die Abbauprodukte 17 des Aptamer 1 und der Nukleinsäuren 3 bzw. der Aminosäure 2 sammeln sich vorwiegend in der Niere 16, von wo aus sie über die Blase und den Harnleiter ausgeschieden werden.
Referenzen:

Faller A, Schünke M; Der Körper des Menschen; Thieme-Verlag; 2008
Javier DJ, Nitin N, Levy M, Ellington A, Richards-Kortum R; Aptamer-targeted gold nanoparticles as molecular-specific contrast agents for reflectance imaging; Bioconjug Chem. 2008 Jun; 19(6): 1309–12.
Kulbachinskiy AV; Methods for selection of aptamers to protein targets; Biochemistry (Mosc); 2007 Dec; 72(13): 1505–18.
Massoud TF, Gambhir SS; Molecular imaging in living subjects: seeing fundamental biological processes in a new light; Genes Dev. 2003 Mar 1; 17(5): 545–80.
Neundorf I, Rennert R, Franke J, Közle I, Bergmann R; Detailed analysis concerning the biodistribution and metabolism of human calcitonin-derived cell-penetrating peptides; Bioconjug Chem. 2008 Aug; 19(8): 1596–603.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009035648 [0008]
DE 102009035645 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Kulbachinskiy AV, 2007 [0004]
Neundorf I et al., 2008 [0015]
Massoud TF, Gambhir SS, 2003 [0021]
Faller A, Schünke M, Der Körper des Menschen, Thieme, 2008 [0033]

Claims

Verwendung eines Aptamers (1) zur Herstellung eines Agens zur Detektion eines krankhaften Gewebes (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Aptamer (1) an das krankhafte Gewebe (18) bindet, an eine Aminosäure (2) gekoppelt ist und die Aminosäure (2) ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist.
Verwendung eines Aptamers (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Agens ein Radiopharmakon ist.
Verwendung eines Aptamers (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminosäure (2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glycin, Alanin, Valin und Serin.
Verwendung eines Aptamers (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminosäure (2) über eine Peptidbindung an eine freie Aminogruppe eines Nukleotids (3) des Aptamers (1) gekoppelt ist.
Verwendung eines Aptamers (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ¹¹C-Kohlenstoffatom das Carbonylkohlenstoffatom der Peptidbindung ist.
Radiopharmakon zur Lokalisation eines Tumors (18) umfassend ein Aptamer (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Aptamer (1) an den Tumor (18) bindet, an eine Aminosäure (2) gekoppelt ist und die Aminosäure (2) ein ¹¹C-Kohlenstoffatom aufweist.
Radiopharmakon nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminosäure (2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glycin, Alanin, Valin und Serin.
Radiopharmakon nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ¹¹C-Kohlenstoffatom das Kohlenstoffatom der endständigen α-Carboxylgruppe der Aminosäure (2) ist.
Radiopharmakon nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Biomarker ist.