راديويمونوثيرابي بريتارجيتيد بناء على تفاعل ديلز-الدر الطلب إلكترون معكوس
Summary
ويصف هذا البروتوكول التوليف وتوصيف ترانس-سيكلوكتيني (TCO)-تعديل الأجسام المضادة وراديوليجاند لو المسمى تيترازيني (Tz) 177راديويمونوثيرابي بريتارجيتيد (مدير). وبالإضافة إلى ذلك، أنها تفاصيل استخدام هذه الثوابت اثنين للدراسات الطولية العلاج في نموذج موريني سرطان القولون والمستقيم و في فيفو بيوديستريبوتيون.
Abstract
في حين راديويمونوثيرابي (RIT) نهجاً واعداً لعلاج السرطان، يمكن أن يؤدي نصف فترة طويلة الحرائك الدوائية للأجسام المضادة راديولابيليد جرعات إشعاع عالية للأنسجة السليمة. ربما ليس من المستغرب أن العديد من الاستراتيجيات المختلفة قد وضعت للالتفاف حول هذا القيد المثيرة للقلق. واحد الأكثر تبشيرا بالنجاح لهذه النهج راديويمونوثيرابي بريتارجيتيد (مدير). مدير يقوم على فصل النويدات المشعة من الغلوبولين المناعي والحقن منهم على حدة، وثم السماح لهم الجمع في فيفو في النسيج المستهدف. وهذا النهج يسخر خصائص الأجسام المضادة لاستهداف الورم استثنائية بينما يتجنب سلبياتها الحرائك الدوائية، مما خفض جرعات الإشعاع على الأنسجة غير المستهدفة وتيسير استخدام النويدات المشعة مع إنصاف التي تعتبر قصيرة جداً للاستخدام في راديويمونوكونجوجاتيس التقليدية. على مدى السنوات الخمس الماضية، تطورت مختبرنا وآخرون نهج في فيفو بريتارجيتينج استناداً إلى تفاعل ديلز-الدر (إيدا) الطلب إلكترون معكوس بين ترانس-سيكلوكتيني (TCO) وتيترازيني (Tz). تم بنجاح تطبيق هذه الاستراتيجية إلى بريتارجيتيد التصوير المقطعي بانبعاث البوزيترون (PET) وانبعاث فوتون واحد المقطعي (SPECT) التصوير مع مجموعة متنوعة من نظم جسم مضاد-مستضد. في زوج من المنشورات التي صدرت مؤخرا، لقد أظهرنا كفاءة مدير المستندة إلى إيدا في نماذج مورين غدية الأقنية البنكرياس وسرطان القولون والمستقيم. في هذا البروتوكول، يصف لنا البروتوكولات لمدير استخدام راديوليجاند تيترازيني Lu-DOTA-المسمى 177(لو-DOTA-شماعة [177لو]7-Tz) ومتغير تعديل تكلفة الامتلاك الكلية لسرطان القولون والمستقيم استهداف جسم huA33 (huA33-TCO). وبشكل أكثر تحديداً، ونحن سوف تصف بناء huA33-تكلفة الامتلاك الكلية، والتوليف و لو-DOTA-شماعة راديولابيلينج من [177لو]7-Tz، والأداء في فيفو بيوديستريبوشن والدراسات الطولية العلاج في نماذج مورين سرطان القولون والمستقيم.
Introduction
راديويمونوثيرابي (RIT) – استخدام الأجسام المضادة لتسليم النويدات المشعة العلاجية للأورام – منذ فترة طويلة نهجاً تحريضية لعلاج السرطان1،2. والواقع أن هذا الوعد قد أكد موافقة اثنين من راديويمونوكونجوجاتيس لعلاج الأورام اللمفاوية عدم هودجكين الولايات المتحدة إدارة الأغذية والعقاقير في: 90إيبريتوموماب Y تيوكسيتان و 131-توسيتوموماب3 , 4-بعد حتى من بداياته، تعرقلت آفاق السريرية للفرقة مضاعفات حرجة: معدلات الجرعة العالية الإشعاع على الأنسجة السليمة5،6. وبصفة عامة، يتم المسمى راديويمونوكونجوجاتيس للفرقة مع النويدات المشعة المعمرة (مثلاً، 131أنا [t½ = 8.0 يوما] و 90ص [t½ = أيام 2.7]) مع حياة نصف المادية التي تتوافق تماما مع الحرائك الدوائية طويلة إنصاف المناعية. هذا أمر أساسي، كما يضمن هذا النشاط الإشعاعي كافية لا يزال حالما وصلت الجسم بيوديستريبوشن الأمثل لها بعد عدة أيام من التداول. ومع ذلك، ينتج هذا المزيج من أوقات الإقامة الطويلة في الدم ونصف حياة طويلة المادية حتما تشعيع الأنسجة السليمة، وبالتالي الحد من نسب العلاجية ويحد من فعالية العلاج7. وقد تم استكشاف استراتيجيات عدة للتحايل على هذه المشكلة، بما في ذلك استخدام أجزاء جسم مبتورة مثل القوات المسلحة البوروندية، القوات المسلحة البوروندية ‘، F(ab’)2، مينيبوديس، ونانوبوديس8،،من910. واحد من الواعدة ورائعة، ولكن نهج بديلة معقدة لا يمكن إنكاره في فيفو بريتارجيتينج11.
وهو نهج للتصوير النووي والعلاج الذي يسعى إلى الاستفادة من تقارب رائعة والانتقائية للأجسام المضادة بينما يتجنب بهم عيوب الحرائك الدوائية11،12،13 في فيفو بريتارجيتينج. وتحقيقا لهذه الغاية، هي فككت جسم راديولابيليد المستخدمة في راديويمونوثيرابي التقليدية إلى عنصرين هما: راديوليجاند جزيء صغير وإيمونوكونجوجاتي التي يمكن أن تربط كل مستضد ورم وراديوليجاند المشار إليها أعلاه. إيمونوكونجوجاتي هو حقن أولاً ونظرا ‘السبق’، غالباً ما عدة أيام, خلالها يتراكم في الأنسجة المستهدفة ومسح من الدم. وفي وقت لاحق، راديوليجاند جزيء صغير يدار وأما يجمع بين إيمونوكونجوجاتي في الورم أو مسح سريعة من الجسم. في جوهرها، في فيفو بريتارجيتينج يعتمد على أداء الكيمياء الإشعاعية داخل الجسم نفسه. بالحد من تداول النشاط الإشعاعي، هذا النهج في نفس الوقت يقلل من جرعات الإشعاع على الأنسجة السليمة ويسهل استخدام النويدات المشعة (مثلاً، 68Ga، t½ = 68 دقيقة211؛ ك، t½ = ح 7.2) مع إنصاف التي تعتبر عادة غير متوافقة مع ناقلات القائم على الأجسام المضادة.
ابتداء من أواخر الثمانينات، حفنة من نهج مختلفة في فيفو بريتارجيتينج وقد وضعت، بما في ذلك استراتيجيات تقوم على أجسام بيسبيسيفيك، التفاعل بين ستريبتافيدين والبيوتين، والتهجين للتكميلية النوكليوتيد14،،من1516،،من1718. بعد كل قد عقدت مرة أخرى بدرجات متفاوتة من تعقيدات، وأشهرها الاستمناع قوية من أجسام معدلة ستريبتافيدين19،20. على مدى السنوات الخمس الماضية، تطورت مجموعتنا وآخرون نهج في فيفو بريتارجيتينج استناداً بيورثوجونال والسريع إلكترون معكوس الطلب ديلز-الدر ربط بين ترانس-سيكلوكتيني (TCO) وتيترازيني (Tz) 2122،،،من2324. وأنجح هذه الاستراتيجيات قد استخدمت جسم تعديل تكلفة الامتلاك الكلية و Tz الحاملة راديوليجاند، كتكلفة الامتلاك الكلية عادة أكثر استقرارا في فيفو من به25،Tz شريك (الشكل 1)26. كما هو الحال في غيرها من المنهجيات بريتارجيتينج، إيمونوكونجوجاتي ماب-تكو تدار أولاً وإعطاء الوقت مسح من التداول، وتتراكم في أنسجة الورم. وفي وقت لاحق، راديوليجاند Tz جزيء صغير يتم حقن، بعدها من النقرات مع إيمونوكونجوجاتي داخل الأنسجة المستهدفة أو مسح سريعة من الجسم. هذا و في فيفو بريتارجيتينج استراتيجية ثبت فعالة للغاية للحيوانات الأليفة و SPECT التصوير مع العديد من أنظمة مختلفة جسم/مستضد واستمرار إنتاج الصور ذات التباين العالي وتمكين استخدام النويدات المشعة قصيرة العمر مثل 18 و (t½ = 109 دقيقة) و 64Cu (t1/2 = ح 12.7)21،،من2224. في الآونة الأخيرة، ثبتت فعالية القائم فوق راديويمونوثيرابي بريتارجيتيد (مدير) في نماذج مورين البنكرياس الأقنية غدية (بدك) وسرطان القولون والمستقيم27،28. تحقيقا لهذه الغاية، النويدات المشعة العلاجية 177Lu (بيتاماكس = 498 كيلو إلكترون فولط، t1/2 = 6.7 يوما) كان يعمل بالاقتران مع اثنين من الأجسام المضادة المختلفة: 5B1، الذي يستهدف الكربوهيدرات مستضد 19.9 (CA19.9) وأعربت عن أوبيكويتوسلي في بدك ، وبروتين سكري ترانسميمبراني huA33، الذي يستهدف A33، المعرب عنها في > 95% سرطان القولون والمستقيم. في كلتا الحالتين، هذا النهج إلى 177Lu-مدير أسفرت عن تركيزات عالية النشاط في أنسجة الورم وخلق تأثير تعتمد على الجرعة علاجية، وفي نفس الوقت تقليص النشاط التركيزات في الأنسجة السليمة المقارنة التقليدية راديويمونوكونجوجاتيس المسمى مباشرة.
في هذه المقالة، نحن وصف بروتوكولات لمدير استخدام راديوليجاند تيترازيني Lu-DOTA-المسمى 177(لو-DOTA-شماعة [177لو]7-Tz) والبديل تعديل تكلفة الامتلاك الكلية من جسم huA33 (huA33-TCO). وبشكل أكثر تحديداً، يمكننا وصف بناء huA33-TCO (الشكل 2)، والتوليف و لو-DOTA-شماعة راديولابيلينج من [177لو]7-Tz (رقم 3 و رقم 4)، والأداء في فيفو بيوديستريبوشن والدراسات الطولية العلاج في نماذج مورين لسرطان القولون والمستقيم. وعلاوة على ذلك، في نتائج تمثيلية والمناقشة، تقديم مجموعة بيانات عينة، عنوان الاستراتيجيات الممكنة للاستفادة المثلى من هذا النهج، والنظر في هذه الاستراتيجية في سياق أوسع نطاقا في فيفو بريتارجيتينج ومدير. وأخيراً، من المهم أن نلاحظ أن في حين أننا اخترنا التركيز على بريتارجيتينج باستخدام huA33-تكو و [177لو] لو-DOTA-شماعة7-Tz في هذا البروتوكول، وهذه الاستراتيجية هي وحدات عالية ويمكن تكييفها لتناسب مجموعة واسعة من الأجسام المضادة و النويدات المشعة.
Protocol
Representative Results
Discussion
واحدة من نقاط القوة في هذا النهج في فيفو بريتارجيتينج – خاصة فيما يتعلق باستراتيجيات مبنية على أجسام بيسبيسيفيك وراديولابيليد هابتينس – هو نمطية: يمكن إلحاق ترانس-سيكلوكتيني مويتيس بأي جسم، ويمكن راديولابيليد راديوليجاندس تيترازيني مع مجموعة غير عادية من النويدات المشعة دون …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون الدكتور جاكوب هاوتون للمحادثات مفيدة. الكتاب أيضا يود أن يشكر المعاهد الوطنية للصحة لتمويلها السخي (R00CA178205 و U01CA221046).
Materials
| (E)-Cyclooct-4-enyl 2,5-dioxo-1-pyrrolidinyl carbonate (TCO-NHS) | Sigma-Aldrich | 764523 | Store at -80 °C |
| 2,5-Dioxo-1-pyrrolidinyl 5-[4-(1,2,4,5-tetrazin-3-yl)benzylamino]-5-oxopentanoate (Tz-NHS) | Sigma-Aldrich | 764701 | Store at -80 °C |
| Acetonitrile (MeCN) | Fisher Scientific | A998-4 | |
| Ammonium Acetate (NH4OAc) | Fisher Scientific | A639-500 | |
| Boc-PEG7-amine (O-(2-Aminoethyl)-O′-[2-(Boc-amino)ethyl]hexaethylene glycol) | Sigma-Aldrich | 70023 | Store at -20 °C |
| Dichloromethane (DCM) | Fisher Scientific | D143-1 | |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO), anhydrous | Fisher Scientific | D12345 | |
| EMD Millipore Amicon Ultra-2 Centrifugal Filter Unit | Fisher Scientific | UFC205024 | |
| GE Healthcare Disposable PD-10 Desalting Columns | Fisher Scientific | 45-000-148 | |
| N,N-Dimethylformamide (DMF), anhydrous | Fisher Scientific | AC610941000 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher Scientific | 70-011-044 | 10x Concentrated |
| p-SCN-Bn-DOTA | Macrocyclics | B-205 | Store at -20 °C |
| Triethylamine (TEA) | Fisher Scientific | AC157911000 | |
| Trifluoroacetic Acid (TFA) | Fisher Scientific | A116-50 | |
| Tumor measuring device | Peira TM900 | Peira TM900 |
Referências
- Goldenberg, D. M. Targeted Therapy of Cancer with Radiolabeled Antibodies. Journal of Nuclear Medicine. 43 (5), 693-713 (2002).
- Goldenberg, D. M., et al. Radioimmunotherapy of B-cell Lymphomas with Iodine-131-labeled LL2 Monoclonal Antibody. Journal of Clinical Oncology. 9 (4), 548-564 (1991).
- Kaminski, M. S., et al. Radioimmunotherapy with 131I-Tositumomab for Relapsed or Refractory B-cell non-Hodgkin Lymphoma: Updated Results and Long-Term Follow-Up of the University of Michigan Experience. Blood. 96 (4), 1259-1266 (2000).
- Davies, A. J. Radioimmunotherapy for B-cell Lymphoma: Y90 Ibritumomab Tiuxetan and I131 Tositumomab. Oncogene. 26, 3614 (2007).
- Rajendran, J., et al. Comparison of Radiation Dose Estimation for Myeloablative Radioimmunotherapy for Relapsed or Recurrent Mantle Cell Lymphoma Using 131I Tositumomab to That of Other Types of Non-Hodgkin’s Lymphoma. Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals. 19 (6), 738-745 (2004).
- Rajendran, J. G., et al. High-Dose 131I-Tositumomab (Anti-CD20) Radioimmunotherapy for Non-Hodgkin’s Lymphoma: Adjusting Radiation Absorbed Dose to Actual Organ Volumes. Journal of Nuclear Medicine. 45 (6), 1059-1064 (2004).
- Larson, S. M., Carrasquillo, J. A., Cheung, N. -. K. V., Press, O. Radioimmunotherapy of Human tumours. Nature Reviews Cancer. 15 (6), 347-360 (2015).
- Kelly, M. P., et al. Tumor Targeting by a Multivalent Single-Chain Fv (scFv) Anti-Lewis Y Antibody Construct. Cancer Biotherapy & Radiopharmaceuticals. 23 (4), 411-423 (2008).
- Yazaki, P. J., et al. Tumor Targeting of Radiometal Labeled Anti-CEA Recombinant T84.66 Diabody and T84.66 Minibody: Comparison to Radioiodinated Fragments. Bioconjugate Chemistry. 12 (2), 220-228 (2001).
- van Duijnhoven, S. M. J., et al. Diabody Pretargeting with Click Chemistry In Vivo. Journal of Nuclear Medicine. 56 (9), 1422-1428 (2015).
- Altai, M., Membreno, R., Cook, B., Tolmachev, V., Zeglis, B. M. Pretargeted Imaging and Therapy. Journal of Nuclear Medicine. 58 (10), 1553-1559 (2017).
- Goldenberg, D. M., Chatal, J. -. F., Barbet, J., Boerman, O., Sharkey, R. M. Cancer Imaging and Therapy with Bispecific Antibody Pretargeting. Update on cancer therapeutics. 2 (1), 19-31 (2007).
- Rossin, R., et al. In-Vivo Chemistry for Pretargeted Tumor Imaging in Live Mice. Angewandte Chemie International Edition. 49 (19), 3375-3378 (2010).
- Gestin, J. F., et al. Two-Step Targeting of Xenografted Colon Carcinoma Using a Bispecific Antibody and 188Re-Labeled Bivalent Hapten: Biodistribution and Dosimetry Studies. Journal of Nuclear Medicine. 42 (1), 146-153 (2001).
- Green, D. J., et al. Comparative Analysis of Bispecific Antibody and Streptavidin-Targeted Radioimmunotherapy for B-cell Cancers. Pesquisa do Câncer. 76 (22), 6669 (2016).
- Sharkey, R. M., et al. Development of a Streptavidin−Anti-Carcinoembryonic Antigen Antibody, Radiolabeled Biotin Pretargeting Method for Radioimmunotherapy of Colorectal Cancer. Studies in a Human Colon Cancer Xenograft Model. Bioconjugate Chemistry. 8 (4), 595-604 (1997).
- Knox, S. J., et al. Phase II Trial of Yttrium-90-DOTA-Biotin Pretargeted by NR-LU-10 Antibody/Streptavidin in Patients with Metastatic Colon Cancer. Clinical Cancer Research. 6 (2), 406 (2000).
- Schubert, M., et al. Novel Tumor Pretargeting System Based on Complementary L-Configured Oligonucleotides. Bioconjugate Chemistry. 28 (4), 1176-1188 (2017).
- Forero, A., et al. Phase 1 Trial of a Novel Anti-CD20 Fusion Protein in Pretargeted Radioimmunotherapy for B-cell Non-Hodgkin Lymphoma. Blood. 104 (1), 227 (2004).
- Kalofonos, H. P., et al. Imaging of Tumor in Patients with Indium-111-Labeled Biotin and Streptavidin-Conjugated Antibodies: Preliminary Communication. Journal of Nuclear Medicine. 31 (11), 1791-1796 (1990).
- Zeglis, B. M., et al. A Pretargeted PET Imaging Strategy Based on Bioorthogonal Diels-Alder Click Chemistry. Journal of Nuclear Medicine. 54 (8), 1389-1396 (2013).
- Meyer, J. -. P., et al. 18F-Based Pretargeted PET Imaging Based on Bioorthogonal Diels-Alder Click Chemistry. Bioconjugate Chemistry. 27 (2), 298-301 (2016).
- Rossin, R., Läppchen, T., vanden Bosch, S. M., Laforest, R., Robillard, M. S. Diels-Alder Reaction for Tumor Pretargeting: In Vivo Chemistry Can Boost Tumor Radiation Dose Compared with Directly Labeled Antibody. Journal of Nuclear Medicine. 54 (11), 1989-1995 (2013).
- Zeglis, B. M., et al. Optimization of a Pretargeted Strategy for the PET Imaging of Colorectal Carcinoma via the Modulation of Radioligand Pharmacokinetics. Molecular Pharmaceutics. 12 (10), 3575-3587 (2015).
- Agard, N. J., Prescher, J. A., Bertozzi, C. R. A Strain-Promoted [3 + 2] Azide−Alkyne Cycloaddition for Covalent Modification of Biomolecules in Living Systems. Journal of the American Chemical Society. 126 (46), 15046-15047 (2004).
- Blackman, M. L., Royzen, M., Fox, J. M. Tetrazine Ligation: Fast Bioconjugation Based on Inverse-Electron-Demand Diels−Alder Reactivity. Journal of the American Chemical Society. 130 (41), 13518-13519 (2008).
- Houghton, J. L., et al. Establishment of the In Vivo Efficacy of Pretargeted Radioimmunotherapy Utilizing Inverse Electron Demand Diels-Alder Click Chemistry. Molecular Cancer Therapeutics. 16 (1), 124-133 (2017).
- Membreno, R., Cook, B. E., Fung, K., Lewis, J. S., Zeglis, B. M. Click-Mediated Pretargeted Radioimmunotherapy of Colorectal Carcinoma. Molecular Pharmaceutics. 15 (4), 1729-1734 (2018).
- Reiner, T., Lewis, J. S., Zeglis, B. M. Harnessing the Bioorthogonal Inverse Electron Demand Diels-Alder Cycloaddition for Pretargeted PET Imaging. Journal of Visualized Experiments. (96), e52335 (2015).
- Cook, B. E., Membreno, R., Zeglis, B. M. Dendrimer Scaffold for the Amplification of In Vivo Pretargeting Ligations. Bioconjugate Chemistry. 29 (8), 2734-2740 (2018).
- Cheal, S. M., et al. Theranostic Pretargeted Radioimmunotherapy of Colorectal Cancer Xenografts in Mice Using Picomolar Affinity Y-86- or Lu-177-DOTA-Bn Binding scFv C825/GPA33 IgG Bispecific Immunoconjugates. European journal of nuclear medicine and molecular imaging. 43 (5), 925-937 (2016).
- Meyer, J. -. P., et al. Bioorthogonal Masking of Circulating Antibody-TCO Groups Using Tetrazine-Functionalized Dextran Polymers. Bioconjugate Chemistry. 29 (2), 538-545 (2018).
- Houghton, J. L., et al. Pretargeted Immuno-PET of Pancreatic Cancer: Overcoming Circulating Antigen and Internalized Antibody to Reduce Radiation Doses. Journal of Nuclear Medicine. 57 (3), 453-459 (2016).
- Keinänen, O., et al. Pretargeting of Internalizing Trastuzumab and Cetuximab with a (18)F-Tetrazine Tracer in Xenograft Models. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging Research. 7, 95 (2017).
- Billaud, E. M. F., et al. Micro-flow Photosynthesis of New Dienophiles for Inverse-Electron-Demand Diels-Alder Reactions. Potential Applications for Pretargeted In Vivo PET Imaging. Chemical Science. 8 (2), 1251-1258 (2017).
