Nuklearmedizin 2013; 52(06): 212-221
DOI: 10.3413/Nukmed-0580-13-05
Original article
Schattauer GmbH

Systemic treatment with 4-211At - phenylalanine enhances survival of rats with intracranial glioblastoma

Systemische Behandlung mit 4-[211At]-Phenyl - alanin verlängert das Überleben von Ratten mit intrakranialem Glioblastom
N. Borrmann
1   Department of Neurosurgery, Hannover Medical School, Germany
,
S. Friedrich
1   Department of Neurosurgery, Hannover Medical School, Germany
,
K. Schwabe
1   Department of Neurosurgery, Hannover Medical School, Germany
,
H. J. Hedrich
3   Institute of Laboratory Animal Science, Hannover Medical School, Germany
,
J. K. Krauss
1   Department of Neurosurgery, Hannover Medical School, Germany
,
W. H. Knapp
2   Department of Nuclear Medicine, Hannover Medical School, Germany
,
M. Nakamura
1   Department of Neurosurgery, Hannover Medical School, Germany
,
G.-J. Meyer
2   Department of Nuclear Medicine, Hannover Medical School, Germany
,
A. Walte
2   Department of Nuclear Medicine, Hannover Medical School, Germany
› Author Affiliations
Further Information

Publication History

received: 02 May 2013

accepted in revised form: 22 August 2013

Publication Date:
12 January 2018 (online)

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Summary

Objective: Increased amino acid transport in brain tumours is used for diagnostic purposes. It has been shown that the α-emitting radionuclide astatine-211 labeled to L-phenylalanine is taken up by glioblastoma cells. We here tested, if systemic treatment with 4-[211At] astatine-phenylalanine (At-Phe) has a beneficial effect on survival of rats with intracranial glioblastoma. Animals, methods: The rat glioblastoma cell line BT4Ca was implanted into the prefrontal cortex of female BDIX rats by stereotaxic microinjection (10 000 cells/3 μl; n = 83). 3 days after implantation At-Phe or phosphate buffered saline were injected intravenously. A third group was treated twice, i.e., on day 3 and 10. Health condition was assessed each day by using a score system. Rats were sacrificed on days 6, 10, 13 and 17 after implantation, or when showing premortal health condition to measure tumour volume and necrosis. The proliferation index (PI) was assessed after immunohistochemical staining of Ki-67. Results: Survival time of rats treated twice with At-Phe was significantly prolonged. Additionally, both At-Phe-treated groups remained significantly longer in a better health condition. Rats with poor health status had larger tumours than rats with fair health condition. Overall, irrespective of treatment the PI was reduced in rats with poor health condition. Necrosis was larger in rats treated twice with At-Phe. Conclusion: Intravenous treatment with At-Phe enhanced survival time of rats with intracranial glioblastomas and improved health condition. These results encourage studies using local treatment of intracranial glioblastoma with At-Phe, either by repeated local injection or by intracavital application after tumour resection.

Zusammenfassung

Ziel: Die erhöhte Aufnahme von Aminosäuren in Hirntumoren wird für diagnostische Zwecke genutzt. Es wurde bereits gezeigt, dass mit dem Alpha-Strahler Astat-211 markiertes L-Phenylalanin ebenfalls in Glioblastom zellen aufgenommen wird. Hier wurde getestet, ob die systemische Gabe von 4-[211At|Astat-Phenylalanin (211At-Phe) einen positiven Effekt auf das Überleben von Ratten mit intrakranial implantierten Glioblastomen hat. Tiere, Methodik: Durch stereotaktische Mikroinjektion wurde die Ratten-Glioblastom-Zelllinie BT4Ca (10 000 Zellen/3 μl) in den präfrontalen Kortex weiblicher BDIX-Ratten implantiert. Drei Tage nach der Implantation wurde 211At-Phe oder Phosphat-gepufferte Kochsalz- Lösung intravenös appliziert. Eine dritte Gruppe wurde ein zweites Mal behandelt, d. h. am 3. Tag und 10. Tag. Der Gesundheitszustand wurde täglich in einem Punkte-System erfasst. Zur Untersuchung des Tumorvolumens und der Tumornekrose wurden Ratten an den Tagen 6, 10, 13 und 17 nach der Implantation getötet, oder wenn ihr Gesundheitszustand ein weiteres Überleben unverantwortlich erscheinen ließ. Der Proliferationsindex (PI) wurde nach immunhistochemischer Färbung mit Ki-67 bestimmt. Ergebnisse: Das Überleben der Ratten nach zweimaliger Applikation von 211At-Phe war signifikant verlängert. Beide mit 211At-Phe behandelten Gruppen verblieben signifikant länger in einem besseren Gesundheitszustand. Die Ratten mit einem schlechten Gesundheitszustand hatten größere Tumoren als die mit gutem Gesundheitszustand. Der PI war unabhängig vom Behandlungsweg geringer in Tieren mit schlechtem Gesundheitszustand. Der Nekroseanteil in den Tumoren von zweifach mit 211At-Phe behandelten Tieren war größer. Schlussfolgerung: Intravenöse Applikation von 211At-Phe verlängert und verbessert das Überleben von Ratten mit intrakranial implantierten Glioblastomen. Die Ergebnisse legen weitere Versuche nahe, direkte lokale Applikationen von 211At-Phe an intrakranial implantierten Glioblastomen vorzunehmen, oder intrakavitäre Applikationen nach Tumor- Resektion.