1. Jules Bordet Instituut Free University Brussels (ULB)
Patrick Flamen, MD, PhD
Jules Bordet Instituut
Free University Brussels (ULB)

2. “Integrated Molecular Imaging in Oncology using PET-CT (radiolabeled peptides) and MRI (DCE-MRI and MRS).”
Molecular Imaging: What ? Why ? How ?
Positron Emission Tomography
Functional MRI
Integration
imaging information (PET-MRI)
translational and clinical research activities
Clinical team (nuc med / functional radiology)
Radiolabeled biomarkers (peptides)
Ga68-labeling

3. The Ultimate Goal of Molecular Imaging
Patient tailored medicine
To adapt the treatment to the patient specific characteristics
From : one treatment for all
To: one patient one treatment
This requires the knowledge of the underlying molecular defects of the cancer

4. +++ Multidisciplinarité +++
Networking
> ULB (équipe cyclotron Erasme) > Européen (Munich / Amsterdam)

5. Spectrum of Medical imaging
Radiology
Nuclear Medicine
X-rays CT
MRI
Echography
PET
SPECT
STRUCTURAL / MORPHOLOGICAL
METABOLIC / MOLECULAR

6. Imagerie Métabolique Caractérisation Métabolique du Nodule Pulmonaire
PET
adenocarcinoma
fibronecrotic nodule

7. PET-CT the new standard Nuclear Oncology

8. PET/CT with FDG
CT anatomy
PET metabolism
Fusion

9. Rectal Cancer Staging

10. Treatment Response AssessmentB
chimiothérapie
La figure nous montre à gauche, le PET d’une patiente avec un cancer de la vésicule biliaire généralisé, avec des lésions secondaires (métastases) au niveau hépatique (correspondant avec les multiples spots noirs) et cervicale gauche. Après trois semaines de chimiothérapie un nouveau PET (à droite) montre une diminution nette de l’activité au niveau de toutes les lésions, ce qui indique une bonne réponse à la chimiothérapie et un bon contrôle de la maladie. A ce moment on note aussi une activation béigne de la moelle osseuse réactionelle à la chimiothérapie.
Baseline PET-CT
PET-CT after 2 weeks chemo

11. Functional MRI : brain tumor
- (B) difusion-weighted imaging
- (D&E) MR spectrometry

12. Structural Imaging Functional Imaging Metabolic Imaging
Anatomy; morphology; density
Functional Imaging
MRI   
Perfusion; blood flow; contractility
Metabolic Imaging
Glucose ; amino acids consumption
Molecular Imaging
PET
Receptor expression; enzymatic activity gene expression; DNA

13. Integrated Imaging PET-CT
Metabolic / Molecular + Structural MULTIMODALITY IMAGING
PET-MRI
Metabolic / Molecular / Functional
MULTIFUNCTIONAL IMAGING

14. WHY ? Patient tailored medicine
To adapt the treatment to the patient specific characteristics
Early treatment response assessment
Predicting treatment response

15. Ithier Project Study Aim
Early treatment response assessment

16. Imaging response to Imatinib
30 HU
43 HU
Pre-Treatment
2 Months Post

17. Imaging Response to Glivec
Dr. S. Stroobants et al. (Eur J Cancer 2003)
PFS according PET response 8 days after start of treatment
Time to treatment failure (PD on CT) n=21
P < 0.001
PET responders
PET non-responders
Stroobants et al. Eur J Cancer 2003

18. Functional Imaging to Evaluate Response to Lapatinib
baseline
lapatinib
at surgery
Cristofanilli M, et al. Breast Cancer Res Treat. 2006;100 Supp 1:S5

19. Functional MRI for Early Response measurement
M Lemort, Bordet, 2008

20. V Huyge, 2008 ASCO

21. Du et al. J Clin Oncol. 2007 Aug 10;25(23):3440-7
Assessment of response adjuvant chemotherapy in
Metastatic breast cancer
Du et al. J Clin Oncol Aug 10;25(23):3440-7

22. Bone Metastatic Breast Cancer
V Huyge, 2008 ASCO

23. PET response is related to treatment outcome
PET responders
PET non
responders
V Huyge, 2008 ASCO

24. Ithier Project Study Aim Predicting response to a targeted treatment
By means of the identification the molecular target of the drug
Examples:
her2/neu breast cancer receptor imaging
predicting Herceptine treatment
Radiolabeled trastuzumab (Zirconium-89 ? )
Hormone receptor imaging
predicting response to anti-hormonal treatment

25. FDG-PET immuno-PET FDG response-PET K Muylle, 2008, Lugano
FDG-PET/CT pré-traitement;
Récidive de lymphome.
immuno-PET/CT; dosimétrie avec anticorps marqués au Zr89 pré-traitment.
FDG-PET/CT 6 mois après traitement par radioimmunothérapie avec anticorps marqués à l’Y90; rémission complète.
Patiente avec une récidive de lymphome. A droite: Les images PET-CT avec le traceur FDG (analogue de glucose marqué avec du fluor-18) montre des nodules hyperactifs au niveau du poumon droit. Au milieu: un PET-CT pratiqué 6 jours après l’injection des anticorps marqués au Zirconium-89 montre une très nette accumulation de cet anticoprs au niveau des mêmes nodules de récidif. Ces images montres que les masse expriment le récepteur (anti-CD20), le cible moléculaire de l’anticorps (rituximab). En suite, la patiente a été traitée par une dose élévée des mêmes anticorps marqués avec un isotope thérapeutique (Yttrium-90). L’imageie PET-CT avec FDG fait 6 mois après ce traietment montre une rémission complète de la maladie (normalisation de la captation au niveau des nodules pulmonaires).
FDG-PET
immuno-PET
FDG response-PET
K Muylle, 2008, Lugano

26. Ithier 2008
Ga68–labeled markers PET-CT for Molecular Imaging example: Ga68-DOTA-octreotide > neuro-endocrine tumors (staging) > breast cancer (related to ER expression) > prostate cancer

27. GENERATOR PRODUCED PET TRACERS
Ge68-Ga68
generator
Biosynthesis
Ga68-DOTA-Toc (octreotide)
Labeling SSR subtypes 2-5

29. Retroperitoneal metastatic LN

30. Retroperitoneal metastatic LN
11 mm largest diameter

31. Biosynthesis Module coupled to the Ga68-generator
Automated production
Laptop directed
Quality Controll
GMP
Ithier Project 2008 : Ga68-radiolabeled proteins for molecular cancer imaging

32. Thanks