Een nieuwe PET-radiotracer kan zieke weefsels onderscheiden van gezonde weefsels op basis van het fructosemetabolisme, blijkt uit nieuw onderzoek gepubliceerd in het maartnummer van The Journal of Nuclear Medicine. Het fructosemetabolisme – of fructolyse – is indicatief voor een verscheidenheid aan ziekten, en door fructolyse op niet-invasieve wijze in kaart te brengen, kunnen artsen ziekten nauwkeuriger opsporen en eerder behandelen.
Glucose wordt door het hele lichaam gebruikt als de primaire biochemische brandstof en stimuleert belangrijke processen zoals weefselfunctie, groei en herstel. Glucose wordt ook veelvuldig geconsumeerd tijdens ontstekingen en de groei van kanker en kan worden gevisualiseerd met PET-scans. Het bewijsmateriaal blijft zich opstapelen dat ziekteprocessen cellen kunnen dwingen alternatieve brandstoffen te gebruiken, zoals fructose, om de progressie van verschillende ziekten te bevorderen. Toch is er momenteel geen nauwkeurige PET-beeldvormingskleurstof beschikbaar om het fructosemetabolisme te meten.
“Het fundamentele belang van fructolyse bij metabolische, neurodegeneratieve en hartaandoeningen, maar ook bij kanker, heeft de ontwikkeling aangemoedigd van methoden om het fructosemetabolisme op niet-invasieve wijze in kaart te brengen”, aldus Adam Shuhendler, PhD, universitair hoofddocent en Canada Research Chair aan de Universiteit van Ottawa, en wetenschapper aan het University of Ottawa Heart Institute in Ottawa, Canada. “Ons werk concentreerde zich op deze diagnostische mogelijkheid en herzag het ontwerp van een beeldvormende kleurstof die het fructosegebruik met hoge betrouwbaarheid in kaart kan brengen.”
Eerdere benaderingen voor het genereren van fructosekleurstoffen resulteerden in de niet-specifieke accumulatie van het PET-beeldvormingssignaal in botweefsel. In deze studie gebruikten onderzoekers de metabolische route van fructose om te bepalen waar fructose moest worden gewijzigd met een beeldvormend label en creëerden ze een nieuwe kleurstof die bekend staat als [18F]-4-fluorodeoxyfructose (4FDF). 4FDF resulteerde in het succesvol vangen van de gelabelde fructose in ziekteweefsels en niet in het bot.
Met deze nieuwe op fructose gebaseerde beeldkleurstof vergeleken onderzoekers 4FDF met de klinische standaard voor glucosekartering, FDG, in een muismodel. Net als FDG hoopte 4FDF zich op in tumorweefsel, maar in tegenstelling tot FDG accumuleerde het niet in gezonde hersenen of een gezond hart, twee organen met een zeer hoge FDG-opname. Wanneer ontstekingen in de hersenen en het hart werden geïnduceerd, vertoonden beide organen sterke 4FDF-signalen. De botopname werd geminimaliseerd met 4FDF, wat de behoefte aan het specifiek in kaart brengen van weefsels die de glucose-naar-fructose-brandstofomschakeling hebben ondergaan, die kenmerkend is voor hart- en hersenziekten, verder ondersteunt.
“Voor het eerst kan het fructosemetabolisme gevoelig in kaart worden gebracht met PET-beeldvorming, met het potentieel om nieuwe toepassingen te openen voor op beeldvorming gebaseerde diagnoses die niet mogelijk zijn met FDG”, aldus Shuhendler. “Door de kloof te vergroten tussen de hoeveelheid 4FDF die wordt vastgehouden in gezonde en zieke hart en hersenen, kunnen ziekten van deze organen gevoeliger worden gedetecteerd. De reikwijdte van welke ziekten precies wordt momenteel nog onderzocht, maar zou ook beroertes, hersenmetastasen en hartaanvallen kunnen omvatten.”