Abstract Invasive pulmonary aspergillosis (IPA) is a life-threatening form of fungal infection, primarily in immunocompromised patients and associated with a significant mortality. Diagnostic procedures are often invasive and/or time consuming and existing antifungals can be constrained by dose limiting toxicity and drug interaction. In this study, we modified triacetylfusarinine C (TAFC), the main siderophore produced by the opportunistic pathogen Aspergillus fumigatus , with antifungal molecules to perform antifungal susceptibility tests and molecular imaging. Methods A variation of small organic molecules (eflornithine, fludioxonil, thiomersal, fluoroorotic acid (FOA), cyanine 5 (Cy5)) with antifungal activity were coupled to TAFC, resulting in a “Trojan horse” to deliver antifungal compounds specifically into Aspergillus fumigatus hyphae by the major facilitator transporter MirB. Radioactive labelling with gallium-68 allowed to perform in vitro characterization (LogD, stability, uptake assay) as well as biodistribution experiments and PET/CT imaging in an IPA rat infection model. Compounds labelled with stable gallium were used for antifungal susceptibility tests. Results [Ga]DAFC-fludioxonil, -FOA and Cy5 revealed a MirB dependent active uptake with fungal growth inhibition at 16 μg/mL after 24 h. Visualization of an Aspergillus fumigatus infection in lungs of a rat was possible with gallium-68 labelled compounds using PET/CT. Heterogeneous biodistribution patterns revealed the immense influence of the antifungal moiety conjugated to DAFC. Conclusion Overall, novel antifungal siderophore conjugates with promising fungal growth inhibition and the possibility to perform PET-imaging, combine both therapeutic and diagnostic potential in a theranostic compound for IPA caused by Aspergillus fumigatus .

Background/Objectives: Dual-modality probes, combining positron emission tomography (PET) with fluorescence imaging (FI) capabilities in a single molecule, are of high relevance for the accurate staging and guided resection of tumours. We herein present a pair of candidates targeting the cholecystokinin-2 receptor (CCK2R), namely [68Ga]Ga-CyTMG and [68Ga]Ga-CyFMG. In these probes, the SulfoCy5.5 fluorophore and two units of a CCK2R-binding motif are coupled to the chelator acting as a core scaffold, triazacyclononane-phosphinic acid (TRAP), and Fusarinine C (FSC), respectively. Using this approach, we investigated the influence of these chelators on the final properties. Methods: The synthetic strategy to both precursors was based on the stoichiometric conjugation of the components via click chemistry. The characterization in vitro included the evaluation of the CCK2R affinity and internalization in A431-CCK2R cells. Ex vivo biodistribution as well as PET and FI studies were performed in xenografted mice. Results: 68Ga labelling was accomplished with high radiochemical yield and purity for both precursors. A CCK2R affinity in the subnanomolar range of the conjugates and a receptor-specific uptake of the radioligands in cells were observed. In A431-CCK2R/A431-mock xenografted mice, the investigated compounds showed specific accumulation in the tumours and reduced off-target uptake compared to a previously developed compound. Higher accumulation and prolonged retention in the kidneys were observed for [68Ga]Ga-CyTMG when compared to [68Ga]Ga-CyFMG. Conclusions: Despite the promising targeting properties observed, further probe optimization is required to achieve enhanced imaging contrast at early timepoints. Additionally, the results indicate a distinct influence of the chelators in terms of renal accumulation and retention.