dc.contributor.author
Flechsig, geb. Lerche, Susanne
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:09:32Z
dc.date.available
2011-11-10T10:11:52.367Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5809
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-10008
dc.description.abstract
In dieser Arbeit wurde ein Tumorsurrogat-Angiogenese-Modell zur in vivo
Quantifizierung von antiangiogenen Therapieeffekten etabliert und mit dem
kontrastverstärkten Mikro- Ultraschall charakterisiert. Hierfür wurden
zunächst drei unabhängige tierexperimentelle Studien durchgeführt, in denen
die Angiogenese im Modell sonographisch und histologisch untersucht wurde.
Danach erfolgte in einem vierten Experiment der erstmalige Einsatz des
Tumorsurrogat-Angiogenese-Modells in einem antiangiogenen Therapie-Versuch. Im
ersten Versuch wurden immundefizienten Tieren AlgB-Depots subkutan injiziert,
die in vivo durch diffundierende proangiogene Wachstumsfaktoren die gerichtete
Angiogenese induzierten. Es konnte gezeigt werden, dass ins AlgB-Depot
einsprossende Blutgefäße mit dem kontrastverstärkten Mikro-Ultraschall
detektiert und ein signifikanter Unterschied im Vaskularisierungsgrad zwischen
Wachstumsfaktoren enthaltenden und –freien AlgB-Depots quantifiziert werden
konnten. Die Ergebnisse konnten durch eine positive Korrelation zwischen
sonographisch gemessener Kontrastsignalintensität und histologisch ermittelter
Blutgefäßprofildichte unter Verwendung stereologischer Werkzeuge bestätigt
werden. Das zweite Experiment diente der sonographischen Verlaufsuntersuchung
einer Angiogenese in Wachstumsfaktoren enthaltenden und –freien AlgB-Depots.
Angelehnt an den ersten Versuch erhielten immundefiziente Tiere AlgB-Depots
mit oder ohne Wachstumsfaktoren. Die fortschreitende Vaskularisierung der
individuellen AlgB-Depots wurde sonographisch verfolgt. Bereits frühzeitig
nach Versuchsbeginn konnte ein signifikanter Gruppenunterschied sonographisch
gemessen werden, der am Versuchsende am deutlichsten ausgeprägt war und
signifikant mit den histologisch ermittelten Blutgefäßprofildichten
korrelierte. Im dritten Tierexperiment wurde aufbauend auf Versuch zwei die
sonographische Verlaufsuntersuchung in immunkompetenten Versuchstieren
durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass der unterschiedliche Immunstatus
sich nicht auf die sonographische Angiogenese-Messung auswirkte. Abschließend
wurde das Tumorsurrogat-Angiogenese-Modell in einem ersten Therapie- Versuch
getestet. Wachstumsfaktoren enthaltende AlgB-Depots wurden immunkompetenten
Mäusen subkutan injiziert. Ein Teil der Tiere wurde täglich mit Bevacizumab,
einem antiangiogen wirkenden monoklonalen Antikörper gegen VEGF behandelt, der
andere Teil erhielt ebenfalls täglich Regorafenib, einen in der Entwicklung
befindlichen antiangiogen wirkenden Multityrosinkinase-Hemmer der Bayer
Schering Pharma AG. Für beide Gruppen wurden Kontrollgruppen angesetzt, die
nur mit dem jeweiligen Trägerstoff von Bevacizumab bzw. Regorafenib behandelt
wurden. Die sonographische Messung der Vaskularisierung der individuellen AlgB
Depots wurde einmal wöchentlich durchgeführt und die Hemmung der Angiogenese
konnte quantitativ dargestellt werden. Ein signifikanter Unterschied zwischen
den mit Trägerstoff behandelten und den antiangiogen behandelten AlgB-Depots
konnte frühzeitig sonographisch gemessen werden. Auch hier zeigte die
Korrelation der sonographischen Daten mit den stereologisch ermittelten
histologischen Daten einen deutlichen Zusammenhang zwischen
Blutgefäßprofildichte und Kontrastsignalintensität. Die Ergebnisse dieser
Arbeit zeigen, dass der kontrastverstärkte Mikro-Ultraschall eine schnelle,
effiziente und minimal invasive Methode zur Quantifizierung von antiangiogenen
Effekten im Tumorsurrogat-Angiogenese-Modell ist. Das TSAM konnte in seiner
modifizierten Form etabliert werden und bietet sich als schonendes Tiermodell
zur Routine-Testung neuer potentiell antiangiogen wirkender Substanzen an. Die
Kombination des TSAM mit dem kontrastverstärkten Mikro-Ultraschall bietet
erstens den Vorteil eines sensitiven Nachweises von antiangiogenen
Therapieeffekten in vivo. Zweitens kann durch die individuellen
Verlaufsuntersuchungen die Anzahl an Versuchstieren pro Gruppe deutlich
reduziert werden, da nicht mehr für jeden Untersuchungszeitpunkt histologische
Untersuchungen durchgeführt werden müssen. Drittens bedeutet das TSAM
zusätzlich eine Reduzierung der Versuchstierbelastung, da keine malignen,
schnell wachsenden und oft metastasierenden und nekrotisierenden Tumore mehr
eingesetzt werden müssen, welche aus tierschutzrechtlichen Gründen oft zum
vorzeitigen Versuchsabbruch führen. Das etablierte Modell ist in Verbindung
mit dem kontrastverstärkten Mikro-Ultraschall für die routinemäßige
pharmakologische Charakterisierung neuer antiangiogener Substanzen in der
biomedizinischen Forschung sehr gut geeignet.
de
dc.description.abstract
In this doctoral thesis a tumor surrogate angiogenesis model for in vivo
quantitation of antiangiogenic therapeutic effects was established and
characterized by using contrast enhanced micro-ultrasound. For this purpose,
initially three animal experiments were conducted where angiogenesis of the
surrogate model was investigated both with microultrasound and histology.
Finally, the surrogate model was used in a therapeutic setting for the first
time. The first experiment was conducted by using immunodeficient mice.
Proangiogenic growth factor containing alginate beads as surrogate for tumor
xenografts were injected subcutaneously. Due to in vivo release of
proangiogenic growth factors angiogenesis was induced into the alginate bead
depots. Growing blood vessels could be detected with contrast enhanced micro-
ultrasound. A significant difference in vascularization of growth factor
containing and empty alginates could be quantified. Results were confirmed by
a positive correlation of ultrasound contrast signal intensity and
histological blood vessel density determined by using stereological tools. Aim
of the second experiment was to observe the angiogenic process within
individual alginate bead depots by micro-ultrasound. Similar to the first
experiment growth factor containing or empty depots were injected
subcutaneously in immunodeficient mice. The progressive vascularization of
individual alginates was observed by micro-ultrasound. Early after study start
a significant difference could be detected between growth factor containing
and empty depots, which could be strongly confirmed by histology. The third
study was carried out based on the results of study one and two. The
progressing vascularization of growth factor containing and empty alginate
bead depots was determined with contrast enhanced micro-ultrasound.
Immunocompetent mice were used. Results showed no impact of immune status on
ultrasound measurements of alginate bead depot angiogenesis. Finally, the
established tumor surrogate angiogenesis model was used in a therapeutic
experiment for the first time. Growth factor containing alginate bead depots
were injected subcutaneously to immunocompetent mice. Mice were treated daily
with Bevacizumab, an antiangiogenic anti-VEGF monoclonal antibody or with
Regorafenib, an antiangiogenic oral multityrosine kinase inhibitor developed
by Bayer Schering Pharma AG (BAY73-4506). Control groups were made up and
treated with vehicles of Bevacizumab or Regorafenib. Micro-ultrasound
measurements of individual alginate bead depot vascularization were conducted
once weekly. Inhibition of angiogenesis due to treatment could be quantified
in vivo early after study start. Significant differences between vehicle and
drug treated groups were observed early. Correlation of micro-ultrasound and
histological data showed a clear correlation of blood vessel profile density
and contrast signal intensity. These results illustrate, that contrast
enhanced micro-ultrasound is a fast, efficient and minimally invasively method
for the quantitation of antiangiogenic effects in the tumor surrogate
angiogenesis model. The tumor surrogate angiogenesis model was established in
its modified form as a gentle in vivo model for a routinely testing of new
antiangiogenic drugs. The tumor surrogate angiogenesis model combined with
contrast enhanced micro-ultrasound has crucial advantages. First, the strong
sensitivity regarding the in vivo quantitation of angiogenesis allows a highly
precise in vivo assessment of antiangiogenic drug effects already at a very
early phase after treatment start. Furthermore since this procedure can be
used in vivo several times on the same animal, one can significantly minimize
the number of study groups in the case of particular antiangiogenic questions,
which, up to the present time, can only be answered by using many study
groups. Finally, a reduction of mouse burden is given because the alginate
bead depots are stable in their size during the whole experiment, are not able
to metastasize or to become necrotic as often visible by using malignant
tumors. The established tumor surrogate angiogenesis model in combination with
contrast enhanced micro-ultrasound is well suited for pharmacological
characterizations of new antiangiogenic drugs in biomedical research.
en
dc.format.extent
V, 129 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
diagnostic techniques
dc.subject
growth factors
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::630 Landwirtschaft::630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
dc.title
Etablierung und Charakterisierung eines Tumorsurrogat-Angiogenese-Modells und
erste pharmakologische Wirksamkeitsnachweise antiangiogener Substanzen mittels
kontrastverstärktem Mikro-Ultraschall
dc.contributor.firstReferee
Fr. Univ.-Prof. Dr. H. Fink
dc.contributor.furtherReferee
Hr. PD Dr. P. Hauff
dc.contributor.furtherReferee
Hr. Univ.-Prof. Dr. F. Kiessling
dc.date.accepted
2011-10-03
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000031373-2
dc.title.translated
Establishment of an in vivo tumor surrogate angiogenesis model for testings of
new antiangiogenic drugs
en
refubium.affiliation
Veterinärmedizin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000031373
refubium.note.author
Mensch und Buch Verlag
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000010220
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access