¹¹ C-markiertes Peptid zur Detektion von Neuronen, die einen Acetylcholinrezeptor exprimieren

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Peptids zur Her ^¬ stellung eines Agens zur Detektion von Neuronen, die einen Acetylcholinrezeptor exprimieren. Sie betrifft ferner ein Ra- diopharmakon, das ein solches Peptid umfasst, zum Nachweis von Neuronen, die einen Acetylcholinrezeptor exprimieren.

Eine Herausforderung der modernen Medizin ist die korrekte Diagnose von, zunehmend häufiger auftretenden, neurologischen Erkrankungen. Darunter fallen eine Vielzahl sehr unterschied- licher Krankheiten des Zentralnervensystems (ZNS) , wie De ^¬ menz, Morbus Parkinson und Schizophrenie, und des Peripher- nervensystems (PNS) , wie Muskelschwäche und Multiple Sklero ^¬ se. Manche dieser Krankheiten können nur schwer gegen andere abgegrenzt werden, weil sich einerseits ihre Krankheitsmerk- male ähneln und andererseits, vor allem in den Frühstadien, oft atypische Symptome auftreten. Die heute gesellschaftlich sehr bedeutenden neurologischen Erkrankungen Alzheimerdemenz und Morbus Parkinson gehen beide auf den Verlust von Neuronen des ZNS zurück und äußern sich anfangs durch unspezifische, nicht eindeutig klassifizierbare Symptome. Das erschwert eine exakte Diagnose und erhöht die Gefahr einer falschen Behand ^¬ lung des Patienten.

Weil einige neurologische Erkrankungen durch den Verlust von Neuronen des ZNS oder PNS gekennzeichnet sind, wird im Rahmen einer Diagnose, mittels Computer- (CT) oder Kernspintomogra ^¬ phie (MRT) untersucht, ob die Gehirnmasse reduziert ist oder mit fortschreitender Erkrankung abnimmt. Mit herkömmlichen Verfahren kann aber lediglich die gesamte Masse bzw. Dichte der Gehirnzellen und, mittels Positronen-Emissions- Tomographie (PET) , deren StoffWechselaktivität ermittelt wer ^¬ den. Es ist jedoch nicht möglich einzelne Populationen von Neuronen zu beobachten, wie beispielsweise die Neurone der cholinergen Systeme des ZNS und PNS . Diese Neurone verwenden Acetylcholin als Neurotransmitter. Fehlfunktionen der Reizweiterleitung (engl.: „neurotransmission" ) mittels Acetylcholin treten auf wenn es zu einem Verlust von Acetylcholinre- zeptoren oder Acetylcholinrezeptor-positiven Neuronen kommt, wie dies bei mehreren neurologischen Erkrankungen beobachtet wird .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges und für den Patienten gut verträgliches Agens zur Detektion von Neuronen, die einen Acetylcholinrezeptor tragen, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Peptids zur Herstellung eines Agens zur Detektion von Neuronen, die einen Acetylcholinrezeptor exprimieren, gelöst. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Agens ist es möglich, Erkrankungen, die auf den Verlust von Acetylcholinrezeptor- positiven Neuronen zurückgehen, von anderen neurologischen Erkrankungen spezifisch abzugrenzen. Dadurch, dass ein Peptid, welches an den Acetylcholinrezeptor bindet und ein ^X1 C- Kohlenstoffatom aufweist, verwendet wird, kann das Agens kos ^¬ tengünstig hergestellt und in dem Organismus, in dem die Neu ^¬ rone nachgewiesen werden, gut verstoffwechselt werden.

Der Begriff "Peptid" bezeichnet eine organische Verbindung aus mindestens zwei, über eine Peptidbindung verknüpften, Aminosäuren. Er umfasst dabei sowohl Oligopeptide aus bis zu ca. zehn Aminosäuren, Polypeptide aus bis zu ca. 50 Aminosäu ^¬ ren als auch Proteine von bis zu 150 Aminosäuren, unabhängig von deren Primär-, Sekundär- oder Tertiärstruktur. Dabei sind sowohl natürlich vorkommende als auch biotechnologisch oder synthetisch hergestellte Verbindungen umfasst. Das erfindungsgemäß verwendete Peptid wird so gewählt, dass es an den Acetylcholinrezeptor bindet. Geeignet sind dazu Antikörper, deren Fragmente und andere Polypeptide, die an den Acetylcho- linrezeptor binden. Durch ihre spezifische Bindung können die Peptide zum Nachweis von Neuronen eingesetzt werden, die den Acetylcholinrezeptor tragen. Vorzugsweise wird das Peptid da ^¬ bei so gewählt, dass die Bindung zwischen dem Peptid und dem Acetylcholinrezeptor einen linearen Koeffizienten, sog. kD- Wert, von < 100 nM, bevorzugt von < 10 nM, weiter bevorzugt von 7,5 nM aufweist. Das Peptid selbst ist aus Aminosäuren, das heißt aus körpereigenen bzw. körperähnlichen Molekülen aufgebaut, so dass es für den Patienten sehr gut verträglich ist. Es ist nicht toxisch und kann natürlich verstoffwech- seit, abgebaut und ausgeschieden werden.

Der Begriff "Neuron" bezeichnet eine Nervenzelle des PNS oder ZNS. Nervenzellen werden an Hand ihrer Funktion, Morphologie, Lokalisation oder Genexpression klassifiziert. Zusammen mit Makroglia (Astrozyten) und Oligodendroglia (Oligodendrozyten) bilden sie zelluläre Systeme, die spezifische Funktionen im Nervensystem erfüllen. Diese Systeme können auf bestimmte Re ^¬ gionen des Nervenssystems beschränkt sein, oder sich über mehrere Gehirnregionen hinweg erstrecken, wie beispielsweise Nervenfaserbündel, die vom ventralen Tegmentum aus den Sehhü ^¬ gel (Thalamus) und das Mittelhirn (Mesencephalon) innervie ^¬ ren. Derartige neuronale Systeme zeichnen sich oft durch spe ^¬ zifische Eigenschaften aus, beispielsweise dadurch, dass Ner ^¬ venimpulse zwischen diesen Zellen durch einen bestimmten Neu- rotransmitter vermittelt werden. Projektionsneurone aus dem ventralen Tegmentum und aus dem basalen Vorderhirn (Stria- tum) , sowie eine Untergruppe Interneurone des Striatums bil ^¬ den die drei wesentlichen cholinergen Systeme des ZNS, die Acetylcholin als Neurotransmitter verwenden. Zur Weiterlei- tung eines Nervenimpulses schüttet das präsynaptische choli- nerge Neuron Acetylcholin aus. Dieses bindet an den Acetyl- cholinrezeptor des postsynaptischen Neurons und löst eine De- polarisation dieses Neurons aus. Die Zellen der cholinergen Systeme sind dementsprechend durch die Bildung von Acetylcho ^¬ lin und Acetylcholinrezeptoren gekennzeichnet und können mittels des erfindungsgemäß verwendeten Peptids, das an den Ace- tylcholinrezeptor bindet, nachgewiesen werden. Die Detektion des Peptids und des daran gebundenen Acetylcho- linrezeptors erfolgt über ein integriertes ¹¹ C-Kohlenstoff- atom. Beim Zerfall des ¹¹ C-Kohlenstoffisotops werden Positro ^¬ nen, die auch als ß ⁺ -Strahlung bezeichnet werden, gebildet. Stoßen die Positronen auf ein Elektron, bilden sie zwei Pho- tonen, die sich in einem Winkel von 180°, also genau in ent ^¬ gegen gesetzter Richtung, von einander entfernen. Die Photonen können detektiert und daraus die Position der Positrone ^¬ nemission, bzw. des ¹¹ C-Kohlenstoffatoms , berechnet werden. Die Integration eines ¹¹ C-Kohlenstoffatom in das erfindungs- gemäß verwendete Peptid, ermöglicht es, die Verwendung chemi ^¬ scher, körperfremder Stoffe zu vermeiden. Durch den direkten Einbau des ¹¹ C-Kohlenstoffisotops in das Peptid ist die ra ^¬ dioaktive Markierung ohne Komplexbildner, wie Diethylentria- minpentaacetat (DTPA), 1, 4, 7, 10-tetraazacyclododecane- 1, 4, 7, 10-tetraacetic acid (DOTA) oder Ethylendiamintetraace- tat (EDTA) , möglich. Außerdem kann vermieden werden, dass ein

1 radioaktiver Fremdstoff, wie beispielsweise Fluor, Xenon, oder ⁶⁸ Gallium, in den Organismus eingebracht werden muss. Zur Herstellung eines erfindungsgemäß zu verwendenden Peptids sind insbesondere die Verfahren, die in den Patentanmeldungen DE 10 2009 035 648.7 und DE 10 2009 035 645.2 beschrieben werden, geeignet. Somit kann durch die erfindungsgemäße Ver ^¬ wendung des Peptids sowohl des Vorhandensein, als auch die Position des Acetylcholinrezeptors nachgewiesen und abgebil- det werden. Des Weiteren kann auch die Menge an Peptiden, die sich an einer bestimmten Stelle befindet, quantifiziert wer ^¬ den . Ein weiterer Vorteil des direkt mit ¹¹ C markierten Peptids liegt in dem günstigen Signal/Hintergrund Verhältnis während der Detektion. Das Peptid bindet spezifisch an den Acetylcho- linrezeptor und bildet mit diesem einen stabilen Komplex. Freie, ungebundene Peptide werden dagegen rasch verstoffwech- seit und aus dem Organismus ausgeschieden, weil sie von endo ^¬ genen Enzymen zügig abgebaut werden können. Dadurch entsteht ein starkes und spezifisches Signal an der Position des Ace- tylcholinrezeptors , und das Hintergrundsignal wird minimiert. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Peptid mindestens eine D-Aminosäure auf. Mit Ausnahme des Glycins, besitzen Aminosäuren an ihrem alpha-C-Kohlenstoff- atom ein chirales Zentrum und können daher als Konfigurationsisomere, nämlich als D- oder L-Aminosäure, vorliegen. Körpereigene Peptide und Proteine sind weitgehend aus Amino ^¬ säuren 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 eines Proteins oder Peptids zu ver ^¬ längern, indem neben L-Aminosäuren auch D-Aminosäuren verwendet werden (Neundorf I et al . , 2008) . Dadurch kann die pharmakologische Clearance, also die Zeit bis das Peptid aus dem Organismus ausgeschieden wird, positiv beeinflusst werden. Bei dem Austausch einzelner L-Aminosäuren gegen ihre D- Konfiguration ist jedoch darauf zu achten, dass die Bin- dungsspezifität des Peptids nicht verändert wird. Eine weite ^¬ re Möglichkeit, die pharmakologische Clearance des Peptids zu beeinflussen, besteht darin einzelne der Aminosäuren des Peptids durch nicht natürliche Aminosäuren mit ähnlichen chemischen Eigenschaften zu ersetzen. Die nicht natürlichen Aminosäuren werden langsamer verstoffwechselt , weil die körperei- genen proteolytischen Enzyme speziell an den Abbau natürlicher Aminosäuren angepasst sind. Bei der Modifizierung des Peptids sollten die nicht natürlichen Aminosäuren jedoch so gewählt werden, dass die Bindungsaffinität des Peptids nicht verändert wird. Darüber hinaus sind auch andere chemische Mo- difikationen einzelner Aminosäuren des Peptids möglich, um die Halbwertszeit des Peptids gezielt zu beeinflussen. Bei ^¬ spielsweise kann die endständige Aminogruppe des Peptids durch eine Isonitrilgruppe ersetzt werden. Eine solche Modi ^¬ fikation reduziert die, von der Aminogruppe vermittelte, In- teraktion mit proteolytischen Enzymen, ohne die Bindung zwischen dem erfindungsgemäß verwendeten Peptid und dem Acetyl- cholinrezeptor zu verändern.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Peptid ein Antagonist des Acetylcholinrezeptors . Im natürli ^¬ chen Kontext werden Acetylcholinrezeptoren durch die Bindung von Acetylcholin oder dessen Agonisten aktiviert, so dass es zu einer Depolarisation bzw. Hyperpolarisation der Zellmembran kommt. Um zu vermeiden, dass durch die Bindung des erfin- dungsgemäß verwendeten Peptids an den Acetylcholinrezeptor eine ektopische De- oder Hyperpolarisation des Neurons ausge ^¬ löst wird, ist es vorteilhaft, wenn das Peptid an den Acetyl ^¬ cholinrezeptor bindet, ohne diesen zu aktivieren. Besonders geeignet sind hierfür Peptide, die als Antagonisten des Ace- tylcholinrezeptors fungieren. Sie zeigen eine spezifische

Bindungsaffinität zu dem Rezeptor, führen aber nicht zu des ^¬ sen Aktivierung. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Peptid so gewählt, dass es die Bluthirnschranke selbständig überquert. Die Bluthirnschranke stellt eine Barriere zwischen dem Gehirn und dem restlichen Organismus dar, die nicht von allen Molekülen, ohne weiteres, überwunden werden kann. Kleine, insbesondere lipophile Moleküle können durch die Blut ^¬ hirnschranke, die von Astrozyten des Gehirns und Epithelzel ^¬ len der Blutgefäße gebildet wird, hindurch diffundieren. Andere Moleküle, wie beispielsweise Ionen, Aminosäuren und Zu- ckermoleküle, werden mittels Kanälen oder aktiven Transporterproteinen über die Bluthirnschranke transportiert. Ein er ^¬ findungsgemäß verwendetes Peptid, das die Eigenschaft auf ^¬ weist, die Bluthirnschranke selbständig, vorzugsweise durch freie Diffusion, zu überwinden, ist besonders vorteilhaft, weil das Agens in den Blutkreislauf injiziert werden kann und nicht direkt in die Zerebrospinalflüssigkeit (Liquor ce ^¬ rebrospinalis) appliziert werden muss.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Acetylcholinrezeptor ein nicotinerger Acetylcholinrezeptor . Der Verlust des Dopamintransporters , wie er bei Morbus Par ^¬ kinson auftritt, geht auch mit einer Reduktion von nicotiner- gen Acetylcholinrezeptoren in den Neuronen des Nucleus cauda- tus und Putamen des Vorderhirns einher (Quik M et al . , 2001) . Bei Alzheimerpatienten wurde außerdem eine starke Abnahme von nicotinergen Acetylcholinrezeptoren der Striatalen Interneurone beobachtet (Dani JA und Bertrand D, 2007) . Durch die er ^¬ findungsgemäße Verwendung eines Peptids, das an einen nicoti ^¬ nergen Acetylcholinrezeptor bindet, kann die Expression des nicotinergen Acetylcholinrezeptor nachgewiesen werden. Durch den Nachweis eines pathologischen Verlusts dieses Rezeptors ist eine verlässliche Abgrenzung von Alzheimerdemenz bzw. Morbus Parkinson gegen andere neurologische Erkrankungen mög ^¬ lich. 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, Kar ^¬ diologie und Neurologie, aber auch die Arzneimittelforschung. Als Radionuklide werden Gamma- bzw. Beta-Strahlen emittierende Nuklide, zum Beispiel ¹³³ Xenon, "Technetium, ⁶⁸ Gallium, und ¹⁸ Fluor, verwendet. Sie werden üblicherweise über Kom ^¬ plexbildner wie DOTA, DTPA oder EDTA an Mono- oder Polysaccharide gebunden. Die Nuklide werden, je nach der Art ihrer Strahlung, mittels Szintigraphie, Single Photon Emission Com- puted Tomography (SPECT) oder Positronen-Emissions-Tomo- graphie (PET) detektiert. Aufgrund ihrer unphysiologischen

Bestandteile können herkömmliche Radiopharmaka jedoch Neben ^¬ wirkungen, wie anaphylaktische oder allergische Reaktionen, im Körper eines Patienten verursachen. Die Verwendung eines Peptids aus körpereigenen Aminosäuren reduziert diese Gefahr deutlich, weil weder das Peptid selbst, noch seine Abbaupro ^¬ dukte 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 das ^C-Kohlenstoffatom das Carbonylkohlenstoffatom einer Aminosäure. Die Carbonylgruppen sind Teil der Peptidbindungen zwischen den Aminosäuren und liegen im Inneren des Peptids. Dadurch ist gewährleistet, dass das ^C-Kohlenstoffatom nicht vom Peptid abgespalten wird, wie es etwa bei einer Seitenket ^¬ te einer der Aminosäuren möglich wäre.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das ^C-Kohlenstoffatom das Carbonylkohlenstoffatom der N-terminalen Aminosäure des Peptids. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt, weil das Peptid direkt nach dem An ^¬ bringen der ¹¹ C-markierten Aminosäure verwendet werden kann. ¹¹ C-Kohlenstoff hat eine Halbwertszeit von nur ca. 20 Minu- ten, so dass die Strahlungsdosis desto höher gewählt werden muss, je mehr Zeit zwischen der Synthese des Peptids und sei ^¬ ner Verwendung liegt. Wird die ¹¹ C-Markierung mit der N- terminalen Aminosäure und damit im letzten Schritt der Synthese angebracht, kann das Peptid sofort nach seiner Synthese verwendet werden. Auf diese Weise wird die Zeitspanne zwi ^¬ schen der Verarbeitung des ¹¹ C-Kohlenstoffs und dem Einsatz des Peptids reduziert, so dass der Strahlungsverlust während der Herstellung des Peptids minimiert wird. Deshalb kann die Strahlendosis, die bei der Verarbeitung des ¹¹ C-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 Peptid her ^¬ stellt, verringert.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Radiopharmakon, das ein Peptid mit einem ¹¹ C-Kohlenstoffatom umfasst, zum Nachweis von Neuronen, die einen Acetylcholinrezeptor expri- mieren. Indem ein Peptid, das an den Acetylcholinrezeptor bindet und ein ¹¹ C-Kohlenstoffatom aufweist, verwendet wird, ist das Radiopharmakon für den Patienten gut verträglich und kann kostengünstig produziert werden.

Das erfindungsgemäße Radiopharmakon bietet daher ein wirt- schaftlich und medizinisch vorteilhaftes Agens, um die Menge und Verteilung von Neuronen, die einen Acetylcholinrezeptor exprimieren, in vivo zu bestimmen. Nachdem das Radiopharmakon einem Patienten verabreicht wurde, verteilen sich die darin enthaltenen Peptide in dessen Körper und binden spezifisch an Acetylcholinrezeptoren . Dadurch sammeln sie sich an den Ace- tylcholinrezeptor-positiven Neuronen, wo sie durch das radioaktive Signal des ¹¹ C-Kohlenstoffatoms detektiert werden. Auf diese Weise werden die Neurone im Nervensystem des Patienten nachgewiesen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das ¹¹ C- Kohlenstoffatom ein Carbonylkohlenstoffatom einer Aminosäure, bevorzugt das Carbonylkohlenstoffatom der N-terminalen Amino- säure des Peptids.

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 Po- sition zu bestimmen (Massoud TF, Gambhir SS, 2003) . Mit Hilfe von ringförmig um den Patienten angeordneten Detektorgeräten werden Schnittbilder erstellt, auf denen die Zerfallsereig- nisse in ihrer räumlichen Verteilung im Körperinneren dargestellt werden. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Szintigra- phie-Verfahren, ist durch die ringförmige Anordnung der PET- Detektoren eine exaktere räumliche Lokalisation der Positro ^¬ nenemission und damit eine wesentlich genauere und detail ^¬ lierter Abbildung des krankhaften Gewebes möglich. Die PET ermöglicht es auch, die Menge an markierten Molekülen in ei- nem Gewebe quantitativ zu bestimmen.

Außerdem wird ein Verfahren zum Nachweis von Neuronen in einem Organismus, die einen Acetylcholinrezeptor exprimieren, offenbart, umfassend die Schritte, a) Bereitstellen eines Peptids, b) Verabreichen des Peptids an den Organismus und c) Detektieren des Peptids in dem Organismus mittels Positronen- Emissions-Tomographie (PET) . Dabei bindet das Peptid an den Acetylcholinrezeptor und weist ein ¹¹ C-Kohlenstoffatom auf. Mit dem erfindungsgemäß verwendeten Peptid wird ein Acetyl ^¬ cholinrezeptor im Inneren eines Organismus detektiert und lo ^¬ kalisiert, so dass die Verteilung des Acetylcholinrezeptors im Körper eines Patienten beobachtet werden kann. Auf diese Weise kann die Menge und Verteilung der Acetylcholinrezeptor- positiven Neurone bestimmt werden. Das erfindungsgemäß ver ^¬ wendete Peptid ist daher auch zur Beobachtung des Verlaufs einer Erkrankung und ihrer Behandlung, sog. Therapiemonitoring, geeignet.

Figur 1 zeigt schematisch die Bindung zwischen einem Peptid 1 und einem nicotinergen Acetylcholinrezeptor 4.

Das Peptid 1 umfasst 16 Aminosäuren 2, von denen die N- terminale Aminosäure 3 mit einem ¹¹ C-Kohlenstoffatom radioaktiv markiert ist. Die radioaktive Markierung ist durch einen Stern (*) dargestellt. Die Aminosäuren 2 an den Positionen zwei und acht sowie drei und sechzehn sind jeweils durch Di- sulfidbrücken 5, die durch Linien dargestellt sind, verbun- den. Diese kovalente Bindung zwischen den Schwefelatomen zweier Cystein Seitenketten trägt zur Stabilität der dreidimensionalen Struktur des Moleküls bei. Ein Teil des Peptids 1 ist an den nicotinergen Acetylcholinrezeptor 4 angelagert, der sich auf der Oberfläche eines Neurons 18 befindet.

Das ^C-markierte Peptid 1 bindet spezifisch an den nicoti ^¬ nergen Acetylcholinrezeptor 4, nicht aber an andere Moleküle. Das Peptid 1 kann daher zur Detektion des nicotinergen Acetylcholinrezeptors 4 verwendet werden. Die beim Zerfall des ¹¹ C-Kohlenstoffatoms abgegebenen Positronen werden mittels

Positronen-Emissions-Tomographie (PET) nachgewiesen. Der Ort der Positronenemission entspricht dem Ort des Peptids 1 und des daran gebundenen nicotinergen Acetylcholinrezeptors 4. Das Peptid 1 kann daher zur Bestimmung der Position eines Neurons 18 verwendet werden, das den nicotinergen Acetylcho- linrezeptor 4 bildet.

Im Rahmen einer Parkinsondiagnose wird einem Patienten ein Radiopharmakon, welches das ¹¹ C-markierte Peptid 1 enthält, verabreicht, um Neurone 18, die einen nicotinergen Acetylcho- linrezeptor 4 exprimieren, nachzuweisen. Das Peptid 1 bindet spezifisch an den nicotinergen Acetylcholinrezeptor 4 und sammelt sich so an den Neuronen 18, die den nicotinergen Ace- tylcholinrezeptor 4 tragen. Diese Anhäufung wird durch PET abgebildet und die Verteilung des nicotinergen Acetylcholin- rezeptors 4 bzw. die Menge und Verteilung der Neurone 18, vor allem im Nucleus caudatus und im Putamen des Patienten bestimmt. Außerdem kann die Medikation eines Therapeutikums, zum Beispiel Wirkstoffmenge und Verabreichungsplan, entspre ^¬ chend dem Ergebnis einer solchen Untersuchung angepasst werden .

Figur 2 zeigt eine Darstellung eines Peptids 1 mit der Se- quenz SEQ ID Nr.: 1 mittels chemischer Formel, das unter dem Handelsnamen -Conotoxin MII von Tocris Bioscience (16144 Westwoods Business Park, Ellisville, Missouri 63021, USA) vertrieben wird. Das Peptid der SEQ ID Nr.: 1 umfasst 16 Aminosäuren 2 der folgenden Sequenz: Glycin-Cystein-Cystein-Serin-Asparagin- Prolin-Valin-Cystein-Histidin-Leucin-Glutaminsäure-Histidin - Serin-Asparagin-Leucin-Cystein _Am i _d . Die N-terminalen Aminosäuren 2 Glycin und Cystein sind mittels Strukturformel dargestellt, die folgenden Aminosäuren 2 durch ihren jeweiligen Drei-Buchstaben Code. Die Aminosäure 2 Cystein _Am i _d ist mit Cys _A bezeichnet und besitzt ein C- termiales Amid. Die Cysteine an Position zwei und acht bzw. drei und sechzehn sind durch Disulfidbrücken, dargestellt durch Linien, verbunden. Die Sequenz des Peptids ist auch in SEQ ID Nr.: 1 angegeben. Das Carbonylkohlenstoffatom des N- terminalen Glycins ist ein ¹¹ C-Kohlenstoffatom, dargestellt durch die Ziffer 11 oberhalb des Carbonylkohlenstoffatoms .

Das Peptid 1 wird mit herkömmlichen Proteinsyntheseverfahren hergestellt und die ¹¹ C-markierte N-terminale Aminosäure 3 im letzten Schritt hinzu gefügt, weil die Halbwertszeit des ¹¹ C- Kohlenstoffisotops bei nur ca. 20 Minuten liegt. Dadurch, dass die Peptidsynthese mit der ¹¹ C-markierten Aminosäure 3 abgeschlossen wird, kann das Peptid 1 nach der radioaktiven Markierung sofort verwendet werden. Das Peptid der SEQ ID Nr.: 1 bindet spezifisch an einen nico- tinergen Acetylcholinrezeptor 4. Diese Rezeptoren gehören zur Familie der liganden-gesteuerten Ionenkanäle und bestehen aus insgesamt fünf gleichen oder unterschiedlichen Untereinheiten. Sie werden durch die Bindung von Acetylcholin oder eines Agonisten aktiviert, wodurch eine Konformationsänderung des

Rezeptors die Öffnung der Kanalpore bewirkt. Nicotinerge Ace- tylcholinrezeptoren 4 sind Kationenkanäle, durch die vor allem Natrium- und Calciumionen ins Innere der Zelle gelangen. Dadurch kommt es zur Depolarisation der Zellmembran und zur Weiterleitung des Nervenimpulses. Das Peptid der SEQ ID Nr.: 1 bindet an den nicotinergen Acetylcholinrezeptor 4, jedoch ohne diesen zu aktivieren. Es ist daher für die Detektion von Neuronen 18, die nicotinerge Acetylcholinrezeptoren 4 expri- mieren besonders geeignet. Eine Markierung mittels ^X1 C- Kohlenstoff ist dabei besonders vorteilhaft, weil sie die physiologische Struktur des Peptids 1 nicht beeinflusst und weder die Verteilung im Gewebe noch die Verträglichkeit des Peptids 1 beeinträchtigt. Bei Patienten, die an Alzheimerdemenz leiden, wurde beobachtet, dass striatale, Acetylcholinrezeptor-positive Interneu ^¬ rone verloren gehen (Dani JA und Bertrand D, 2007) . Daneben konnte gezeigt werden, dass mit dem Verlust von dopaminergen Projektionsneuronen, wie er bei Morbus Parkinson beobachtet wird, auch nicotinerge Acetylcholinrezeptoren 4 in Neuronen 18 des Nucleus caudatus und Putamen verloren gehen (Quik M et al . , 2001) . Bei Verdacht auf eine dieser Krankheiten wird die Menge und Verteilung von Acetylcholinrezeptor-positiven Neu- ronen 18 mit Hilfe des Peptid der SEQ ID Nr.: 1 untersucht.

Ist keine Reduktion von Acetylcholinrezeptoren in den betreffenden Gehirnregionen zu erkennen, können Alzheimerdemenz bzw. Morbus Parkinson mit großer Sicherheit ausgeschlossen werden. Wird hingegen ein Verlust sichtbar, ist es möglich die betroffenen Patienten bereits frühzeitig entsprechend zu behandeln. Das ist insbesondere wichtig, weil eine Regenera ^¬ tion bereits abgestorbener Neurone nicht möglich ist und die Erhaltung der noch intakten Zellen gefördert werden muss. Deshalb zeigen die zur Verfügung stehenden Therapien bei frühzeitiger Anwendung wesentlich bessere Behandlungsergebnisse.

Figur 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 Peptids 1 darin.

Das Blutkreislaufsystem 10 umfasst verschiedene schematisch dargestellte Organe, wie Lunge 12, Herz 13, Leber 14, Darm 15, Niere 16 und Gehirn 19, sowie Neuronen 18 darin. Darüber hinaus sind auch die Hauptadern 11, welche diese Organe ver ^¬ binden dargestellt. Das Peptid 1 ist durch Dreiecke entlang der Adern 11 dargestellt. Die Abbauprodukte 17 des Peptids 1 sind durch einzelne Striche innerhalb der Umrisse der Niere 16 dargestellt.

Die Verteilung des Peptids 1 im Blutkreislaufsystem 10 um- fasst vier Phasen, die entlang der Darstellung von oben nach unten aufgeführt sind.

Phase I: Das Peptid 1 wird in das Blutkreislaufsystem 10 des Organismus injiziert.

Phase II: Über das Blutkreislaufsystem 10 wird das Peptid 1 in die Organe 12, 13, 14, 15, 16 und 19 des Organismus trans ^¬ portiert .

Phase III: Das zirkulierende Peptid 1 bindet spezifisch an den Acetylcholinrezeptor 4 und sammelt sich an den Neuronen 18, weil diese den Acetylcholinrezeptor 4 produzieren.

Phase IV: Nicht gebundenes Peptid 1 wird schnell verstoff- wechselt und enzymatisch abgebaut. Der Organismus unterschei ^¬ det nicht zwischen eigenen Peptiden und dem Peptid 1, weil es aus Aminosäuren 2, 3 aufgebaut ist, die den körpereigenen Molekülen entsprechen. Die Abbauprodukte 17 des Peptids 1 und der Aminosäuren 2, 3 sammeln sich vorwiegend in der Niere 16 von wo aus sie über die Blase und den Harnleiter ausgeschie ^¬ den werden. Referenzen

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