DE19518222A1

DE19518222A1 - Use of medium molecular weight polymer contrast media to differentiate benign and malignant tumors using modern imaging techniques

Info

Publication number: DE19518222A1
Application number: DE19518222A
Authority: DE
Inventors: Heribert Dr Schmitt-Willich; Johannes Dr Platzek; Andreas Dr Muehler; Gerhard Dr Adam; Rolf Prof Dr Guenther
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1995-05-11
Publication date: 1996-11-14
Also published as: AU5692596A; WO1996035456A3; WO1996035456A2; IL118214A0; ZA963749B

Abstract

It has been found surprisingly that by using metal complex-conjugates with a polymeric basic structure and a mean molecular weight of between 10,000 and 40,000 dalton, it is possible to otbtain excellent differentiation between malignant and benign tumours in areas of the body without a blood-brain barrier. Contrast agents of this type not only permit reliable differentiation between malignant and benign tumours, they are also characterised by the fact that they can be completely eliminated from the body and thus have good tolerability. Suitable metal complex-conjugates with a polymeric basic structure and a means molecular weight in the range indicated above are disclosed in the German patent applications DE 39 38 992 and DE 195 25 924, as well as in the US patents US 5,338,532; 4,507,466; 4,631,337; 4,587,329; 4,568,737 and 4,507,466. Such polymeric basic structures are referred to as cascades or dendrimers, and contrast agents containing conjugates of these polymers with metal complexes can be referred to as cascade or dendrimeric contrast agents. Preference is given in particular to metal complex-conjugates carrying between 24 and 36 paramagnetic metal complexes, in particular metal complexes of gadolinium, at the end-position groups of the polymeric basic structure.

Description

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Gegenstand, daß heißt die Verwendung von paramagnetischen, Metallkomplex-Konjugaten mit polymerem Grundgerüst und einem Molekulargewicht von 10.000 bis 40.000 Dalton in modernen bildgebenden Verfahren zur Differenzierung von malignen und benignen Tumoren.The invention relates to the subject matter characterized in the claims, that means using paramagnetic, metal complex conjugates polymeric backbone and a molecular weight of 10,000 to 40,000 Daltons in modern imaging methods to differentiate between malignant and benign tumors.

In den entwickelten Industriestaaten nehmen bösartige Geschwulsterkrankungen den zweiten Rang in der Todesartstatistik ein (Statistisches Jahrbuch 1991 für das vereinte Deutschland, Hrsg. Statistisches Bundesamt, Verlag Metzler-Poeschel (1992)). In der Bundesrepublik Deutschland sind 1989 mehr als 200.000 Menschen an bösartigen Tumoren neuerkrankt (Ebenda). Sie stellen damit eines der wichtigsten medizinischen Probleme dar. Wegen der Weiterentwicklung der Methoden zur Behandlung maligner Tumoren (z. B. perkutane, interventionelle, und nicht-invasive Therapien) wird es für diagnostische Verfahren immer wichtiger, solche bösartigen (malignen) von gutartigen (benignen) Tumoren rechtzeitig, zuverlässig und vor allem ohne den (sonst notwendigen) Einsatz von Biopsien und Probeexzisionen differenzieren zu können. Die modernen bildgebenden Methoden (Ultraschall, Röntgen-CT, Kernspintomographie, Szintigraphie) versagen bei einer solchen Differenzierung von malignen und benignen Tumoren. Deshalb hat man u. a. Kontrastmittel bei allen solchen bildgebenden Verfahren eingesetzt, um durch die Kontrastmittel-Kinetik im Tumorgewebe Hinweise auf die Dignität (Artigkeit) des Tumors zu erhalten.In developed industrial countries, malignant tumors take the second place in the type of death statistics (1991 statistical yearbook for the united Germany, ed. Federal Statistical Office, Metzler-Poeschel Verlag (1992)). In 1989 there were more than 200,000 people in the Federal Republic of Germany newly diagnosed with malignant tumors (Ibid.). They are one of the most important medical problems. Because of the further development of methods for Treatment of malignant tumors (e.g. percutaneous, interventional, and non-invasive Therapies) it is becoming increasingly important for diagnostic procedures, such malignant ones (malign) benign (benign) tumors in good time, reliably and before all without the (otherwise necessary) use of biopsies and trial excisions to be able to differentiate. The modern imaging methods (ultrasound, X-ray CT, magnetic resonance imaging, scintigraphy) fail with such Differentiation of malignant and benign tumors. Therefore one has u. a. Contrast agents are used in all such imaging procedures to pass through the Contrast agent kinetics in tumor tissue Indications of the dignity of the To get tumor.

Der Versuch, durch den Einsatz verschiedener Kontrastmittel die Aussagekraft der erhaltenen Bilder zu verbessern, gelang - wie nachfolgend diskutiert - nur bedingt.Trying to use different contrast agents to improve the informative value of The images obtained were only partially successful, as discussed below.

Die zur Zeit in der Kernspintomographie klinisch eingesetzten Kontrastmittel, wie z. B. Gd-DTPA (Magnevist®), verteilen sich im allgemeinen im gesamten extrazellulären Raum des Körpers (Intravasalraum und Interstitium). Dieser Verteilungsraum umfaßt etwa 20% des Körpervolumens (Vss=0.20 l/kg).The contrast agents currently used clinically in magnetic resonance imaging, such as e.g. B. Gd-DTPA (Magnevist®), are generally distributed throughout extracellular space of the body (intravascular space and interstitium). This Distribution space covers about 20% of the body volume (Vss = 0.20 l / kg).

Eine besondere Situation hinsichtlich des regionalen Verteilungsraumes ergibt sich allerdings im zerebralen und spinalen Bereich, da extrazelluläre Kontrastmittel in gesunden Hirngewebe aufgrund der Blut-Hirn-Schranke nicht den Intravasalraum verlassen können. Bei krankhaften Prozessen mit Störung der Blut-Hirn-Schranke (z. B. in malignen Tumoren) entstehen innerhalb des Hirns (Rückenmarks) dann Regionen mit erhöhter Blutgefäß-Durchlässigkeit (Permeabilität) für diese extrazellulären Kontrastmittel (Schmiedl et al., MRI of blood-brain barrier permeability in astrocytic gliomas: application of small and large molecular weight contrast media, Magn. Reson. Med. 22: 288, 1991), wodurch erkranktes Gewebe erkannt werden kann. Für diese speziellen Bereiche (Hirn/Rückenmark) besteht somit also die Möglichkeit der Differenzierung von Gebieten mit hochpermeablen Gefaßwänden von solchen Gebieten ohne Permeabilitätssteigerung.There is a special situation with regard to the regional distribution area however, in the cerebral and spinal area, since extracellular contrast agents in healthy brain tissue does not enter the intravascular space due to the blood-brain barrier being able to leave. In pathological processes with a disruption of the blood-brain barrier (e.g. in malignant tumors) then arise within the brain (spinal cord) Regions with increased blood vessel permeability (permeability) for them extracellular contrast media (Schmiedl et al., MRI of blood-brain barrier permeability in astrocytic gliomas: application of small and large molecular weight contrast media, Magn. Reson. Med. 22: 288, 1991), which causes diseased tissue can be recognized. For these special areas (brain / spinal cord) there is thus the possibility of differentiating areas with high permeability Vessel walls from such areas without increasing permeability.

Außerhalb des Gehirns und des Rückenmarkes gibt es allerdings eine solche Permeabilitätsbarriere für kleine, extrazelluläre Kontrastmittel nicht (Canty et al., First-pass entry of nonionic contrast agent into the myocardial extravascular space. Effects on radiographic estimate of transit time and blood volume. Circulation, 1991, 84: 2071-2078). In diesen Bereichen ist die Anreicherung eines extrazellulären Kontrastmittels in erster Linie von der Vaskularisierung und der Größe des extrazellulären Raumes im entsprechenden Gewebe abhängig. Bekanntermäßen unterscheiden sich aber sowohl die Vaskularisierung als auch die Größe des extrazellulären Raumes bei malignen und benignen Tumoren nicht, folglich erlauben extrazelluläre Kontrastmittel in der klinischen Anwendung keine Differenzierung von malignen und benignen Tumoren (S.H. Heywang-Köbrunner. Contrast-enhanced magnetic resonance imaging of the breast. Invest. Radiol. 1994, 29: 94-104; S.H. Heywang. MR imaging of the breast with Gd-DTPA: use and limitations. Radiology 1989, 171: 95-103). Solche extrazelluläre Kontrastmittel eignen sich deshalb vor allem für die Erkennung (Detektion) von Tumoren.However, there is one outside the brain and spinal cord No permeability barrier for small, extracellular contrast media (Canty et al., First-pass entry of nonionic contrast agent into the myocardial extravascular space. Effects on radiographic estimate of transit time and blood volume. Circulation, 1991, 84: 2071-2078). In these areas there is an accumulation of extracellular Contrast medium primarily on the vascularization and size of the extracellular space in the corresponding tissue. As is known however, both the vascularization and the size of the Do not allow extracellular space in malignant and benign tumors, therefore extracellular contrast agents in clinical use no differentiation of malignant and benign tumors (S.H. Heywang-Köbrunner. Contrast-enhanced magnetic resonance imaging of the breast. Invest. Radiol. 1994, 29: 94-104; S.H. Heywang. MR imaging of the breast with Gd-DTPA: use and limitations. Radiology 1989, 171: 95-103). Such extracellular contrast media are therefore suitable especially for the detection (detection) of tumors.

Eine Permeabilitätsbarriere außerhalb des Gehirns besteht aber für polymere Substanzen, die dort nicht aus dem Intravasalraum ins Interstitium diffundieren können (Shames et al., Measurement of capillary permeability to macromolecules by dynamic magnetic resonance imaging: a quantitative noninvasive technique, Magn. Reson. Med. 29: 616, 1993). Derartige sogenannte Blutpool-Kontrastmittel sollten somit im Ganzkörperbereich geeignet sein, erkrankte Gewebe mit erhöhter Gefäßpermeabilität - ähnlich den extrazellulären Kontrastmitteln im Gehirn - selektiv darzustellen (Brasch et al., Pulmonary oxygen toxicity: demonstration of abnormal capillary permeability using contrast-enhanced MRI, Pediatric Radiology 23: 495, 1993). A permeability barrier outside the brain exists for polymers Substances that do not diffuse from the intravascular space into the interstitium (Shames et al., Measurement of capillary permeability to macromolecules by dynamic magnetic resonance imaging: a quantitative noninvasive technique, Magn. Reson. Med. 29: 616, 1993). Such so-called blood pool contrast agents should thus be suitable in the whole body area, diseased tissue with increased Vascular permeability - similar to the extracellular contrast agents in the brain - is selective (Brasch et al., Pulmonary oxygen toxicity: demonstration of abnormal capillary permeability using contrast-enhanced MRI, Pediatric Radiology 23: 495, 1993).

Als Prototyp solcher Blutpool-Kontrastmittel wurden z. B. für die Kernspintomographie Gd-DTPA-Albumin mit einem Molekulargewicht von 85.000 Dalton (U. Schmiedl et al., Albumin labeled with Gd-DTPA as an intravascular, blood pool-enhancing agent for MR imaging: biodistribution and imaging studies. Radiology, 1987, 162: 205-210) und Gd-DTPA-Polylysin mit 50.000 Dalton (Schuhmann-Giampieri et al., In vivo and in vitro evaluation of Gd-DTPA- polylysine as a macromolecular contrast agent for magnetic resonance imaging, Invest. Radiol. 1991, 26: 969-974) beschrieben.As a prototype of such blood pool contrast agents, e.g. B. for the Magnetic resonance imaging Gd-DTPA albumin with a molecular weight of 85,000 Dalton (U. Schmiedl et al., Albumin labeled with Gd-DTPA as an intravascular, blood pool-enhancing agent for MR imaging: biodistribution and imaging studies. Radiology, 1987, 162: 205-210) and Gd-DTPA polylysine at 50,000 daltons (Schuhmann-Giampieri et al., In vivo and in vitro evaluation of Gd-DTPA- polylysine as a macromolecular contrast agent for magnetic resonance imaging, Invest. Radiol. 1991, 26: 969-974).

Dabei war es allgemeine Auffassung, die auch in Einklang mit den publizierten experimentellen Resultaten steht, daß solche Blutpool-Kontrastmittel ein Molekulargewicht von mindestens 50.000 Dalton besitzen müssen, damit die gewünschten Blutpool-Eigenschaften erreicht werden können (V.S. Vexler et al., Effect of varying the molecular weight of the MR contrast agent Gd-DTPA-po lylysine on blood pharmacokinetics and enhancement pattern, JMRI 1994, 4: 381-388).It was general belief that also in line with the published experimental results indicate that such a blood pool contrast agent Must have a molecular weight of at least 50,000 Daltons for the desired blood pool properties can be achieved (V.S. Vexler et al., Effect of varying the molecular weight of the MR contrast agent Gd-DTPA-po lylysine on blood pharmacokinetics and enhancement pattern, JMRI 1994, 4: 381-388).

Als anerkanntes Kriterium für ein Blutpool-Kontrastmittel galt ein über einen bestimmten Zeitraum (30 min - 2 h) nahezu konstanter Blutspiegel (R.C. Brasch, Rationale and applications for macromolecular Gd-based contrast agents. Magn. Reson. Med., 1991, 22: 282-287).The accepted criterion for a blood pool contrast agent was one over one certain period (30 min - 2 h) almost constant blood level (R.C. Brasch, Rationale and applications for macromolecular Gd-based contrast agents. Magn. Reson. Med., 1991, 22: 282-287).

Eine Anwendung von solchen hochmolekularen Blutpool-Kontrastmitteln zur Visualisierung von Permeabilitätsstörungen in malignen Tumoren konnte grundsätzlich auch bereits in experimentellen Studien gezeigt werden (M.G. Wikstrom et al. Contrast-enhanced MRI of tumors. Comparison of Gd-DTPA and a macromolecular agent. Invest. Radiol. 1989, 24: 609-15; R.C. Brasch et al. Quantification of capillary permeability to macromolecular magnetic resonance imaging contrast media in experimental mammary adenocarcinomas. Invest. Radiol. 1994, 29: 8-11).An application of such high molecular weight blood pool contrast agents Visualization of permeability disorders in malignant tumors could basically have already been shown in experimental studies (M.G. Wikstrom et al. Contrast-enhanced MRI of tumors. Comparison of Gd-DTPA and a macromolecular agent. Invest. Radiol. 1989, 24: 609-15; R.C. Brasch et al. Quantification of capillary permeability to macromolecular magnetic resonance imaging contrast media in experimental mammary adenocarcinomas. Invest. Radiol. 1994, 29: 8-11).

Dabei macht man sich die Tumorphysiologie zunutze. Die Blutgefäße maligner Tumoren unterscheiden sich deutlich von denen in benignen Tumoren. In malignen Tumoren wachsen die Blutgefäße während des frühen Wachstum des Tumors aus dem umliegenden Gewebe ein (sogenannte Vasoneogenese). Dabei wird in diesen Tumorgefäßen keine Basalmembran ausgebildet, weshalb die Gefäßauskleidung wegen des fehlenden Stützgerüstes größere Lücken aufweist (G.E. Palade et al. Structural aspects of the permeability of the microvascular endothelium. Acta Physiol. Scand. Suppl. 1979, 463: 11). Durch diese Lücken (endotheliale Poren) können makromolekulare Stoffe (z. B. Blutpool-Kontrastmittel) in den interstitiellen Raum des Tumors eindringen und sich dort anreichern (L.W. Seymour, Passive tumor targeting of soluble macromolecules and drug conjugates. Crit-Rev-Ther- Drug-Carrier-Syst 1992, 9: 135-187). Diese Eigenschaft wird als Hyperpermeabilität oder Leakiness von Gefäßen in malignen Tumoren bezeichnet. Im Gegensatz dazu entstehen Blutgefäße benigner Tumoren nicht durch Vasoneogenese, sondern sind normale Gefäße des entsprechenden Wirtsgewebes. Eine Hyperpermeabilität tritt nicht auf. Makromolekulare Stoffe (wie z. B. Blutpool-Kontrastmittel) können sich deshalb auch in solchen Tumoren nicht anreichern.Thereby one takes advantage of the tumor physiology. The blood vessels are malignant Tumors differ significantly from those in benign tumors. In malignant Tumors grow out of the blood vessels during the early growth of the tumor the surrounding tissue (so-called vasoneogenesis). Doing so in these Tumor vessels have no basement membrane, which is why the vessel lining has larger gaps due to the lack of a scaffold (G.E. Palade et al. Structural aspects of the permeability of the microvascular endothelium. Acta Physiol. Scand. Suppl. 1979, 463: 11). Through these gaps (endothelial pores) can macromolecular substances (e.g. blood pool contrast agent) in the interstitial Penetrate and accumulate there (L.W. Seymour, Passive tumor targeting of soluble macromolecules and drug conjugates. Crit-Rev-Ther- Drug-Carrier-Syst 1992, 9: 135-187). This property is called hyperpermeability or referred to as leakiness of vessels in malignant tumors. In contrast to blood vessels of benign tumors do not arise from vasoneogenesis, but are normal vessels of the corresponding host tissue. Hyperpermeability occurs not on. Macromolecular substances (such as blood pool contrast agents) can therefore do not accumulate in such tumors.

Eine Differenzierung von malignen und benignen Tumoren kann prinzipiell also durch das unterschiedliche Anreicherungsmuster (Enhancement-Kinetik) von polymeren Kontrastmitteln erreicht werden. Bisher war allerdings immer angenommen worden, daß eine zuverlässige Unterscheidung der Enhancement- Kinetik nur bei konstantem Blutspiegel, d. h. nur bei Blutpool-Kontrastmitteln mit einem Molekulargewicht größer als 50.000 Dalton möglich ist (R.C. Brasch, Rationale and applications for macromolecular Gd-based contrast agents. Magn. Reson. Med, 1991. 22: 282-287). Hierbei ist für maligne Tumoren ein gradueller Anstieg über einen längeren Zeitraum pathognomonisch. Im Gegensatz dazu werden bei benignen Tumoren konstante Kontrastmittel-Konzentrationen beobachtet. Blutpool-Kontrastmittel mit einem Molekulargewicht über 50.000 Dalton sind deshalb geeignet, sich in Gebieten mit erhöhter Gefäßpermeabilität wie z. B. in malignen Tumoren anzureichern. Der dazu notwendige nahezu konstante Blutspiegel des Kontrastmittels ist vor allem auf die Größe des Blutpool-Kontrastmittels oberhalb der Nierenfiltrationsschwelle (ca. 40.000-50.000) zurückzuführen.A differentiation of malignant and benign tumors can in principle due to the different enrichment pattern (enhancement kinetics) of polymeric contrast agents can be achieved. So far, however, has always been it has been assumed that a reliable differentiation of enhancement Kinetics only with constant blood level, i.e. H. only with blood pool contrast media a molecular weight greater than 50,000 daltons is possible (R.C. Brasch, Rationale and applications for macromolecular Gd-based contrast agents. Magn. Reson. Med, 1991. 22: 282-287). This is a gradual one for malignant tumors Pathognomonic increase over a longer period of time. In contrast to that Constant contrast medium concentrations were observed in benign tumors. Blood pool contrast agents with a molecular weight above 50,000 Daltons therefore suitable in areas with increased vascular permeability such. B. in accumulate malignant tumors. The almost constant blood level required for this The contrast agent is mainly due to the size of the blood pool contrast agent above the kidney filtration threshold (approx. 40,000-50,000).

Diese hochmolekularen Blutpool-Kontrastmittel fanden aber keinen Eingang in die klinische Testung, da das Problem der fehlenden bzw. ungenügenden Ausscheidung nicht gelöst werden konnte. Durch die lange Retention des Kontrastmittels im Körper kann es aber zu Nebenwirkungen und Gewebeschädigungen kommen (T. Fritz et al. Detailed toxicity studies of liposomal gadolinium-DTPA, Invest. Radiol., 1991: 26, 960-968).However, these high molecular weight blood pool contrast media were not included in the clinical testing because of the problem of missing or insufficient excretion could not be solved. Due to the long retention of the contrast medium in the However, the body can experience side effects and tissue damage (T. Fritz et al. Detailed toxicity studies of liposomal gadolinium-DTPA, Invest. Radiol., 1991: 26, 960-968).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Kontrastmittel zu finden, die für die Differenzierung von malignen und benignen Tumoren in Bereichen ohne Blut- Hirn-Schranke geeignet sind und die darüber hinaus die Nachteile des Standes der Technik überwinden, d. h. die über die Niere ausgeschieden werden und damit gut verträglich sind.The object of the present invention was therefore to find contrast media which are suitable for the differentiation of malignant and benign tumors in areas without blood Brain barrier are suitable and which also have the disadvantages of the prior art Overcome technology, d. H. which are excreted via the kidney and therefore good are tolerated.

Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst.This object is achieved by the present invention.

Es wurde gefunden, daß bei Verwendung von Metallkomplex-Konjugaten mit polymerem Grundgerüst und einem mittleren Molekulargewicht von 10.000 bis 40.000 Dalton überraschenderwiese eine hervorragende Differenzierung von benignen und malignen Tumoren in Körperregionen ohne Blut-Hirn-Schranke möglich ist.It has been found that when using metal complex conjugates with polymeric backbone and an average molecular weight of 10,000 to 40,000 Dalton surprisingly has an excellent differentiation between benign and malignant tumors in body regions without a blood-brain barrier is possible.

Derartige Kontrastmittel erlauben nicht nur die zuverlässige Differenzierung von malignen und benignen Tumoren, sie zeichnen sich darüber hinaus u. a. auch dadurch aus, daß sie vollständig aus dem Körper eliminiert werden und somit gut verträglich sind.Such contrast media not only allow reliable differentiation of malignant and benign tumors, they are also characterized u. a. also in that they are completely eliminated from the body and therefore good are tolerated.

Geeignete Metallkomplex-Konjugate mit polymerem Grundgerüst und einem mittleren Molekulargewicht in dem genannten Bereich werden u. a. in der deutschen Patentanmeldung DE 39 38 992, und in den US-Patenten 5,338,532; 4,507,466; 4,631,337; 4,587,329; 4,568,737 und 4,507,466 beschrieben.Suitable metal complex conjugates with a polymeric backbone and one average molecular weight in the range mentioned u. a. in the German Patent Application DE 39 38 992, and in U.S. Patents 5,338,532; 4,507,466; 4,631,337; 4,587,329; 4,568,737 and 4,507,466.

Derartige polymere Grundgerüste werden auch als Kaskaden oder Dendrimere, Kontrastmittel enthaltend Konjugate dieser Polymeren mit Metallkomplexen werden häufig als Kaskaden- oder dendrimere Kontrastmittel bezeichnet.Such polymeric backbones are also known as cascades or dendrimers, Contrast agents containing conjugates of these polymers with metal complexes often referred to as cascade or dendrimeric contrast agents.

Bevorzugt sind insbesondere Metallkomplex-Konjugate, die an den endständigen Gruppen des polymeren Grundgerüsts zwischen 24 und 36 paramagnetische Metallkomplexe, insbesondere Metallkomplexe des Gadoliniums, tragen.Metal complex conjugates which are at the terminal ends are particularly preferred Groups of the polymeric backbone between 24 and 36 paramagnetic Wear metal complexes, especially gadolinium metal complexes.

Die erfindungsgemäß verwendbaren polymeren Blutpool-Kontrastmittel haben ein Molekulargewicht unterhalb der Nierenfiltrationsschwelle im Bereich von 10.000 bis 40.000 Dalton, bevorzugt in einem Bereich von 12.000 bis 30.000 Dalton insbesondere in einem Bereich von 15.000 bis 25.000 Dalton.The polymeric blood pool contrast agents which can be used according to the invention have a Molecular weight below the kidney filtration threshold in the range of 10,000 to 40,000 daltons, preferably in a range from 12,000 to 30,000 daltons especially in the range of 15,000 to 25,000 Daltons.

Bezüglich ihres Ausscheidungsverhaltens und ihrer Blutkinetik unterscheiden sich derartige polymere Kontrastmittel nur unwesentlich von niedermolekularen extrazellulären Kontrastmitteln. So ist auch für diese Kontrastmittel der hauptsächliche Weg der Elimination aus dem Körper die glomeruläre Filtration, wie an einem polymeren Kontrastmittel (24-Gd-DTPA-Kaskadenpolymer) mit einem Molekulargewicht von 17.650 Dalton bei Ratten gezeigt werden konnte. So ergab sich bei Untersuchungen des Blutspiegels bei der Ratte und deren Auswertung mittels eines Zweikompartment-Modells, daß die totale Blutclearance des Polymers (11.1 ml/min kg) nur wenig verändert im Vergleich zu der von Gd-DTPA (13.4 ml/min kg) war. Der Blutkonzentrationsabfall beider Substanzen war auch dementsprechend parallel, d. h. es wurde eine sehr schnelle Abnahme der Blutkonzentration auch für das Polymer gesehen.They differ with regard to their excretion behavior and their blood kinetics such polymeric contrast agents are only insignificant of low molecular weight extracellular contrast agents. This is also the case for these contrast media main way of elimination from the body like glomerular filtration on a polymeric contrast medium (24 Gd DTPA cascade polymer) with a Molecular weight of 17,650 daltons could be shown in rats. So revealed when examining the blood level in the rat and evaluating it using a two compartment model that the total blood clearance of the polymer (11.1 ml / min kg) changed little compared to that of Gd-DTPA (13.4 ml / min kg). The drop in blood concentration of both substances was also accordingly parallel, d. H. it became a very quick decrease in the Blood concentration also seen for the polymer.

Betrachtet man hingegen das Diffusionsverhalten aus dem Blutraum in den interstitiellen Raum, so stellt man bei Versuchen an der Ratte - unter Verwendung des identischen polymeren Kontrastmittels - überraschenderweise fest, daß 10 Minuten nach Injektion noch 82% und 15 Minuten nach Injektion immerhin noch 73% der injizierten Dosis im Blutraum verbleiben. Im Vergleich dazu können unter sonst identischen Bedingungen für das genannte extrazelluläre Kontrastmittel Magnevist® nach 3 Minuten nur noch 30% Kontrastmittel im Gefäßraum nachgewiesen werden. Die verbliebenen Prozentsätze bezeichnen den bereits in den interstitiellen Raum diffundierten Anteil, da das Diffusionsverhalten an Tieren mit eingeschränkter Nierenfunktion (d. h. mit abgebundenen Nieren) untersucht wurde, d. h. keine Ausscheidung des Kontrastmittels über die Niere erfolgen konnte.However, if you consider the diffusion behavior from the blood space into the interstitial space, this is how experiments with the rat - using of the identical polymeric contrast medium - surprisingly found that 10 Minutes after injection still 82% and still 15 minutes after injection 73% of the injected dose remains in the blood space. In comparison, below otherwise identical conditions for the extracellular contrast medium mentioned Magnevist® after 3 minutes only 30% contrast medium in the vascular space be detected. The remaining percentages already refer to the interstitial space diffused portion, since the diffusion behavior in animals with impaired kidney function (i.e. with renal ligament) has been examined, d. H. the contrast medium could not be excreted via the kidney.

Obgleich wie zuvor ausgeführt wegen der schnellen Ausscheidung des polymeren Kontrastmittels über die Niere kein konstanter Blutspiegel erreicht wird, eignen sich die genannten Mitteln - wie in der nachfolgend beschriebenen Studie gezeigt - überraschenderweise hervorragend zur Differenzierung von malignen und benignen Tumoren. So diffundiert, trotz der kurzen Verweilzeit des Kontrastmittels im Blutkreislauf, überraschenderweise eine für die Bildgebung ausreichende Menge des Mittels durch die vergrößerten endothelialen Poren der Gefäße eines malignen Tumors in den interstitiellen Raums, mit der Konsequenz, daß der Abfall der Kontrastmittel-Konzentration im Tumor sehr viel langsamer ist als der im Blut.Although stated earlier because of the rapid excretion of the polymer Contrast agents via the kidney where a constant blood level is not reached are suitable the means mentioned - as shown in the study described below - Surprisingly excellent for differentiating between malignant and benign Tumors. So diffuses, despite the short residence time of the contrast medium in the Blood circulation, surprisingly enough for imaging By means of the enlarged endothelial pores of a malignant vessel Tumor in the interstitial space, with the consequence that the decline of the Contrast agent concentration in the tumor is much slower than that in the blood.

Hingegen findet bei benignen Tumoren keine interstitielle Diffusion statt, somit geht die Kontrastmittelkonzentration im Blut mit der Kontrastmittelkonzentration im benignen Tumor einher (schneller Anstieg nach Injektion, schneller Abfall wegen Nierenelimination).On the other hand, there is no interstitial diffusion in benign tumors, so it works the contrast medium concentration in the blood with the contrast medium concentration in the benign tumor (rapid increase after injection, rapid decrease due to Renal elimination).

Die nachfolgende Studie dient der näheren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes, ohne ihn auf diese beschränken zu wollen.The following study serves to explain the subject of the invention in more detail, without wanting to limit him to them.

study

Es wurde eine Studie in 18 Hunden (3.8-38 kg) durchgeführt, die an einem spontanen, natürlich vorkommenden Tumor der Brustdrüse litten. Dabei war unbekannt, ob es sich um benigne oder maligne Tumoren handelt.A study was conducted in 18 dogs (3.8-38 kg) on one spontaneous, naturally occurring tumor of the mammary gland suffered. Was there unknown whether it is benign or malignant tumors.

Die anästhesierten Hunde wurden mittels der Magnet-Resonanz-Tomographie bei 1.5 Tesla untersucht. Eine schnelle T1-gewichtete Aufnahmesequenz (FLASH, TR 175 ms, TE 15 ms, α=50°) wurde vor und bis zu 20 Minuten nach Kontrastmittel- Injektion durchgeführt.The anesthetized dogs were examined using magnetic resonance imaging 1.5 Tesla examined. A fast T1-weighted recording sequence (FLASH, TR 175 ms, TE 15 ms, α = 50 °) was before and up to 20 minutes after contrast medium Injection performed.

Bei den Untersuchungen wurden zu Vergleichszwecken nacheinander im gleichen Tier zwei unterschiedliche Kontrastmittel injiziert: Zunächst wurde Magnevist® (Schering), ein kommerziell erhältliches, extrazelluläres Kontrastmittel in einer Dosis von 50 µmol/kg injiziert. Nach der vollständigen Ausscheidung dieses Kontrastmittels wurde ein 24-Gd-DTPA-Kaskadenpolymer, ein Kontrastmittel mit einem Molekulargewicht von 17.650 Dalton in einer Dosis von 25 µmol/kg Körpergewicht injiziert. Das Kaskadenpolymer wurde hergestellt wie bei Wiener E.C., et al. Dendrimer-based metal chelates: a new class of magnetic resonance imaging contrast agents. MRM 1994; 31: 1-8 beschrieben.The investigations were carried out in the same one after the other for comparison purposes Animal injected two different contrast agents: First, Magnevist® (Schering), a commercially available extracellular contrast agent in one Dose of 50 µmol / kg injected. After the complete excretion of this Contrast agent was a 24 Gd DTPA cascade polymer, a contrast agent with a molecular weight of 17,650 daltons in a dose of 25 µmol / kg Body weight injected. The cascade polymer was made like Wiener E.C., et al. Dendrimer-based metal chelates: a new class of magnetic resonance imaging contrast agents. MRM 1994; 31: 1-8.

Dieses Studien-Design ermöglichte einen intraindividuellen Vergleich der Kontrastmittel-Kinetiken.This study design enabled an intra-individual comparison of the Contrast agent kinetics.

Nach der MRI-Untersuchung wurde der Hund operiert, der Tumor entfernt und der Typ des Tumors bestimmt. Dabei stellte sich heraus, daß 5 maligne (Karzinome) und 13 benigne Tumore (Adenome und Mischtumore) untersucht worden waren.After the MRI examination, the dog was operated on, the tumor was removed and the Type of tumor determined. It turned out that 5 malignancies (carcinomas) and 13 benign tumors (adenomas and mixed tumors) had been examined.

Fig. 1 zeigt ein sagitales MR-Schnittbild vor (oben), 5 min p.i. (mitte) und 20 min p.i. (unten) des extrazellulären Kontrastmittels. In der Drüse stellt sich ein unscharf begrenzter, ovaler Tumor mit einer zentralen Nekrose dar. Die Histologie ergab ein lobuläres Mammakarzinom (maligner Tumor). Fünf Minuten nach Injektion des extrazellulären Kontrastmittels Gd-DTPA/Dimeglumin wird ein deutliches und schnelles Enhancement des Tumors beobachtet. Nach 20 Minuten hat allerdings die Signalintensität des Tumors sichtbar abgenommen und nähert sich wieder den Präkontrast-Werten an. Fig. 1 shows a sagitales MR-sectional view before (top), 5 min pi (middle) and 20 min pi extracellular contrast agent (below). In the gland there is an oval, fuzzy tumor with central necrosis. The histology revealed a lobular breast cancer (malignant tumor). A clear and rapid enhancement of the tumor is observed five minutes after the injection of the extracellular contrast agent Gd-DTPA / dimeglumine. After 20 minutes, however, the signal intensity of the tumor has visibly decreased and is again approaching the pre-contrast values.

Fig. 2 zeigt die Signalkurven (Intensitäts-Zeit-Kurven) aller untersuchten Tumoren nach Injektion des extrazellulären Kontrastmittels. Bei allen Tumoren [benigne Tumore (Mischtumore, Adenome) und maligne Tumore (Karzinome)] wurde ein ähnlicher Kurvenverlauf beobachtet, d. h. es wurde zunächst ein schneller Signalanstieg und ein darauffolgender schneller Signalabfall gefunden. Eine Unterscheidung zwischen den verschiedenen Tumortypen ist, wegen eines ähnlichen Kurvenverlaufs, nicht möglich. Fig. 2 shows the signal curves (intensity-time curves) of all tumors examined after injection of the extracellular contrast agent. A similar curve was observed for all tumors [benign tumors (mixed tumors, adenomas) and malignant tumors (carcinomas)], ie a rapid increase in signal and a subsequent rapid decrease in signal were initially found. It is not possible to differentiate between the different types of tumors because of the similar course of the curve.

Fig. 3 zeigt ein sagitales MR-Schnittbild vor (oben), 5 min p.i. (mitte) und 20 min p.i. (unten) des polymeren Kontrastmittels. In der Drüse stellt sich ein unscharf begrenzter, ovaler Tumor mit einer zentralen Nekrose dar. Die Histologie ergab ein lobuläres Mammakarzinom (maligner Tumor). Fünf Minuten nach Injektion des polymeren Kontrastmittels wird ein deutliches Enhancement des Tumors beobachtet. Nach 20 Minuten hat die Signalintensität des Tumors immer noch nicht abgenommen und die Signalwerte 20 min p.i. scheinen denen 5 min p.i. ähnlich zu sein. FIG. 3 shows a sagittal MR sectional image before (top), 5 min pi (middle) and 20 min pi (bottom) of the polymeric contrast medium. In the gland there is an oval, fuzzy tumor with central necrosis. The histology revealed a lobular breast cancer (malignant tumor). A marked enhancement of the tumor is observed five minutes after injection of the polymeric contrast medium. After 20 minutes, the signal intensity of the tumor has still not decreased and the signal values 20 min pi seem to be similar to 5 min pi.

Fig. 4 zeigt die Signalkurven (Intensitäts-Zeit-Kurven) aller untersuchten Tumoren nach Injektion des polymeren Kontrastmittels. Nach Injektion war bei den benignen Tumoren ein sehr ähnlicher Signalverlauf wie beim extrazellulären Kontrastmittel zu beobachten. Im Gegensatz dazu zeigten die malignen Tumoren eine Plateauphase des Signals über die ersten 20 Minuten nach Injektion. Eine zuverlässige Unterscheidung zwischen benignen und malignen Tumoren ist damit möglich. Fig. 4 shows the signal curves (intensity-time curves) of all tumors examined after injection of the polymeric contrast agent. After injection, a very similar signal pattern was observed in the benign tumors as in the extracellular contrast medium. In contrast, the malignant tumors showed a plateau phase of the signal for the first 20 minutes after injection. This enables a reliable differentiation between benign and malignant tumors.

Fig. 5 gibt die Clearance-Halbwertzeiten für jedes Kontrastmittel und jede Tumorart. Die Clearance-Halbwertzeiten (HWZ) wurden mittels einer nicht linearen Anpassung an die Signalintensitäts-Zeit-Kurven der individuellen Tumore ermittelt und stellen ein Maß für die Schnelligkeit des (nach dem Peak-Enhancement folgenden) Signalabfalls dar. Wie leicht zu erkennen unterscheiden sich die Clearance-HWZ von benignen und malignen Tumoren signifikant. Die Clearance- HWZ der malignen Tumoren waren deutlich verlängert im Vergleich zu denen von benignen Tumoren. Diese Größe ist somit am besten geeignet, zwischen malignen und benignen Tumoren nach Injektion des polymeren Kontrastmittels zu unterscheiden, da insbesondere bei dieser Größe keine Überlappungen zwischen den Werten der beiden Gruppen auftraten. Figure 5 gives the clearance half-lives for each contrast agent and tumor type. The clearance half-lives (HWZ) were determined by means of a non-linear adaptation to the signal intensity-time curves of the individual tumors and represent a measure of the speed of the signal drop (following the peak enhancement) Clearance CV of benign and malignant tumors significant. The clearance-HWZ of the malignant tumors were significantly longer compared to those of benign tumors. This size is therefore best suited to distinguish between malignant and benign tumors after injection of the polymeric contrast agent, since there was no overlap between the values of the two groups, particularly with this size.

Claims

1. Use of paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric backbone and an average molecular weight of 10,000 to 40,000 daltons to differentiate between benign and malignant tumors in Regions of the body without a blood-brain barrier.

2. Use of paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric backbone according to claim 1, characterized in that the Molecular weight of the conjugate in the range of 12,000 to 30,000 daltons lies.

3. Use of paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric backbone according to claim 1, characterized in that the Molecular weight of the conjugate in the range of 15,000 to 25,000 daltons lies.

4. Use of paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric backbone according to claim 1 in NMR diagnostics for Differentiation of benign and malignant tumors in body regions without Blood-brain barrier.

5. Use of paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric backbone according to claim 1 containing as polymer The basic structure is a cascade or a dendrimeric polymer.

6. Use of paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric backbone according to claim 1 containing 24 to 36 paramagnetic metal ions.

7. Use of paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric backbone according to claim 6 containing as paramagnetic Metal ions Gadolinium ions.

8. Paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric Basic structure and an average molecular weight in the range from 10,000 to 40,000 Daltons for the preparation of an agent for NMR diagnostics Differentiation of benign and malignant tumors in body regions without Blood-brain barrier.

9. Contrast media for NMR diagnostics to differentiate benign and containing malignant tumors in regions of the body without a blood-brain barrier paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric backbone and an average molecular weight in the range of 10,000 to 40,000 Dalton.

10. A method of distinguishing between malignant and benign tumors, thereby characterized in that the blood clearance half-lives were determined using of paramagnetic metal complex conjugates with a polymeric Basic structure and a molecular weight of 10,000 to 40,000 Daltons certainly.