In vivo molecular malacological screening of specific uptake of commonly used radiopharmaceuticals in the leopard slug (Limax maximus) PET/SPECT imaging to determine effectiveness and human homology

Stellen Sie sich die Welt der medizinischen Detektive vor, die das Rätsel lösen wollen, wie neue Medikamente durch den Körper reisen. Jahrzehntelang mussten Wissenschaftler, um zu sehen, wohin ein Wirkstoff gelangt, kleine Säugetiere wie Mäuse und Ratten als Testobjekte verwenden. Es ist ein wenig so, als würde man eine komplexe, teure und ethisch belastende Maschine benutzen, um eine einfache Idee zu testen. Aber die Wissenschaft sucht ständig nach einem leichteren, freundlicheren Weg. Hier kommt die Welt des „molekularen Imaging“ ins Spiel, eine hochtechnologische Methode, um Bilder aus dem Inneren eines Körpers mithilfe spezieller leuchtender Tracer aufzunehmen. Stellen Sie sich diese Tracer wie winzige, leuchtende Glühwürmchen vor, die in den Blutkreislauf injiziert werden; während sie reisen, können Kameras Fotos davon machen, wo genau sie anhalten und haften bleiben, was offenbart, welche Organe hungrig nach dem Medikament sind und welche es einfach nur passieren lassen. Die große Frage, die sich Wissenschaftler derzeit stellen, lautet: Können wir die Mäuse gegen etwas Einfacheres, Günstigeres und weniger Umstrittenes austauschen? Etwas, das immer noch einen komplex genug aufgebauten Körper besitzt, um etwas Nützliches preiszugeben, aber nicht die gleiche ethische Last mit sich bringt?

Hier kommt die Geschichte der Leopardschnecke ins Spiel. Das Papier, das Sie gleich lesen werden, untersucht eine sehr kuriosse Idee: Könnte eine Gartenschnecke, speziell die Leopardschnecke (Limax maximus), der neue Superstar der medizinischen Forschung werden? Diese Schnecken sind leicht zu halten, sie vermehren sich wie verrückt und sie besitzen nicht dasselbe „Empfinden“ oder dasselbe Nervensystem wie Säugetiere, was sie zu einer ethisch verträglicheren Option macht. Die Forscher wollten wissen, ob diese schleimigen Kreaturen als Stellvertreter für Menschen dienen könnten, wenn sie acht verschiedene, sehr berühmte medizinische Tracer testen, die heute in Krankenhäusern verwendet werden. Sie wollten wissen: Wenn man ein menschliches Medikament in eine Schnecke injiziert, leuchtet dann dieselbe Organstruktur auf? Verhält es sich in einem Schneckenkörper ähnlich wie in einem menschlichen Körper, oder verschluckt die Schnecke es einfach und vergisst es wieder? Es ist ein wenig so, als würde man einen neuen Schlüssel in einem Schloss testen, das überhaupt nicht wie eine Tür aussieht; dreht er sich trotzdem, oder fällt er einfach nur heraus?

Der große Leuchten der Schnecke

In dieser Studie nahmen die Wissenschaftler acht verschiedene „leuchtende Schlüssel“ (Radiopharmazeutika), die Ärzte zum Scannen von menschlichen Herzen, Gehirnen, Knochen und Tumoren verwenden. Sie injizierten diese leuchtenden Tracer vorsichtig in den Fuß der Leopardschnecke. Da Schnecken ein „offenes“ Kreislaufsystem haben – stellen Sie sich ihr Blut (oder ihre Hämolymphe) als einen freien Fluss in einem großen Pool vor, statt in engen Röhren wie beim Menschen eingesperrt zu sein – verbreiteten sich die Tracer sehr schnell im Körper der Schneke. Nach einer Wartezeit von ein paar Stunden legten sie die Schnecken in eine riesige, hochtechnologische Kamera (einen PET/SPECT-Scanner), um zu sehen, wo das Leuchten landete.

Die Ergebnisse waren eine Mischung aus „Wow, das ist exakt wie beim Menschen!“ und „Warte, das ist völlig seltsam.“

Die Verbindung zwischen Herz und Niere
Bei mehreren Tracern leuchteten der Bereich des Herzens und der Niere der Schnecke wie ein Neonschild auf. Dies ist tatsächlich eine gute Nachricht, denn bei Menschen sind dies oft die Organe, die diese Medikamente filtern oder verarbeiten.

• Ein Tracer namens [123I]I-mIBG, der verwendet wird, um die Nerven des Herzens beim Menschen zu untersuchen, zeigte einen massiven Anstieg im Herz-/Nierenbereich der Schnecke. Die Aktivität war 32,83-mal höher als der Hintergrundwert. Dies war der einzige Ort, an dem dieser Tracer wirklich Interesse zeigte, was darauf hindeutet, dass das Herz der Schnecke diese Chemikalie sehr ähnlich wie ein menschliches Herz behandelt.
• Ein weiterer Tracer, [18F]FDG (derjenige, der Krebs aufspürt, weil er Zucker liebt), leuchtete ebenfalls den Herzbereich auf. Die Forscher entdeckten sogar zwei deutlich sichtbare helle Punkte, die den Herzkammern der Schnecke entsprachen. Dies deckt sich mit dem, was wir bei Menschen und Mäusen beobachten, und zeigt, dass Schnecken Zucker in ihrem Herzen genauso nutzen wie wir.

Das Gehirn und die „Ganglien“
Das Gehirn der Schnecke wird als „Ganglion“ bezeichnet. Normalerweise ist dieser Teil des Körpers mit diesen Tracern schwer sichtbar. Einer speziellen Tracer jedoch, [99mTc]Tc-sestamibi, ließ das Gehirn der Schnecke hell leuchten. Das Aktivitätsverhältnis betrug 4,71, was bedeutet, dass das Gehirn eine bemerkenswerte Akkumulation dieser Chemikalie zeigte, während die anderen sieben Tracer kaum oder gar keine Aufnahme in dieser Region zeigten. Dies ist ein einzigartiger Befund, der darauf hindeutet, dass das Gehirn der Schnecke eine spezielle Art und Weise haben könnte, diesen spezifischen Typ von Medikament aufzunehmen.

Der Magen und der Verdauungstrakt
Auch der Magen und die Verdauungsdrüse (ein großes Organ, das bei der Verdauung hilft) waren beliebte Ziele.

• [68Ga]Ga-PSMA, ein Tracer zur Identifizierung von Prostatakrebs beim Menschen, zeigte sich stark im Magen und der Verd消化drüse der Schnecke. Der Magen wies ein Verhältnis von 4,44 auf, und die Verdauungsdrüse ein Verhältnis von 2,32.
• [123I]I-ioflupane, das nach Dopamin (einem Hirnchemikalien-Stoff) sucht, beleuchtete ebenfalls den Magen und die Verdauungsdrüse mit einem Verhältnis von 4,53.
  Dies deutet darauf hin, dass diese Organe in Schneken die Aufgabe der Filterung oder Verarbeitung dieser Chemikalien übernehmen könnten, ähnlich wie die Leber und die Nieren beim Menschen.

Das Geheimnis der Schale
Hier wurde es sehr interessant und auch ein wenig verwirrend. Schnecken haben eine innere Schale, eine kleine Platte innerhalb ihres Körpers.

• Als die Wissenschaftler den Tracer [99mTc]Tc-HDP verwendeten, der darauf ausgelegt ist, an menschliche Knochen zu binden, leuchtete die innere Schale der Schnecke unglaublich hell. Die Aktivität war ein atemberaubender Wert von 28.700,68-mal höher als der Hintergrund! Dies deutet darauf hin, dass der Tracer an die Mineralien der Schale haftet (welche aus Calcit und Aragonit bestehen, nicht aus menschlichem Knochen).
• Als sie jedoch [18F] NaF verwendeten, einen anderen Tracer, der normalerweise an Knochen haftet, blieb die Schale jedoch dunkel. Er zeigte fast keine Aufnahme (mit einem Verhältnis von nur 1,01).
  Dies ist ein riesiger Unterschied. Es sagt uns, dass die Schneckenschale zwar einige knochenjagende Chemikalien aufnehmen kann, aber nicht alle. Es ist wie ein Schloss, das einen Schlüssel akzeptiert, aber einen anderen abweist, was zeigt, dass Schneckenschalen sich chemisch von menschlichen Knochen unterscheiden.

Was nicht funktionierte (oder nicht eindeutig war)
Nicht jeder Tracer verhielt sich perfekt. Der Tracer [68Ga]Ga-edotreotide, der auf spezifische Rezeptoren in menschlichen Tumoren abzielt, zeigte nur einen leichten Anstieg im Herzen und anderen Organen der Schnecke. Die Forscher vermuten, dass dies daran liegen könnte, dass Schnecken einen chemischen Verwandten des menschlichen Rezeptors besitzen, sind sich aber noch nicht zu 100 % sicher, welcher es ist. Sie stellten auch fest, dass das Nervensystem der Schnecke bei PSMA nicht aufleuchtete, was im Widerspruch zu Beobachtungen bei verwandten Lebewesen steht, was bedeutet, dass es noch viel zu lernen über die Wechselwirkung dieser Chemikalien mit den Schneckengehirnen gibt.

Das Urteil

Was bedeutet das also alles? Die Studie legt nahe, dass die Leopardschnecke eine vielversprechende, kostengünstige und ethisch verträgliche Alternative für Tests ist, wie Medikamente durch den Körper wandern. Für einige Tracer agiert die Schnecke fast exakt wie ein Mensch und lässt das Herz und die Verdauungsorgane auf die gleiche Weise aufleuchten. Für andere, wie etwa die Knochen-Tracer, verhält sich die Schnecke anders, was wiederum eine nützliche Information an sich ist – es zeigt den Wissenschaftlern, wo das „menschliche Modell“ versagt.

Die Forscher betonen vorsichtig, dass dies erst der Anfang ist. Sie haben nicht bewiesen, dass Schneken in allem Mäuse ersetzen können, aber sie haben gezeigt, dass Schneken ein hervorragendes Modell für einen „ersten Blick“ sein können. Sie können Wissenschaftlern helfen festzustellen, ob ein neues Medikament den Test an komplexeren Tieren wert ist oder ob es einfach in der Schale einer Schnecke stecken bleibt. Durch die Nutzung dieser Gartenkreaturen könnte die Wissenschaft in der Lage sein, die Anzahl der für die Forschung eingesetzten Mäuse und Ratten zu reduzieren, was den Weg zu neuen Heilmitteln etwas freundlicher und viel effizienter macht. Die Leopardschnecke könnte, wie es scheint, der unbesungene Held der Zukunft der medizinischen Bildgebung sein.