وBioconjugation وRadiosynthesis من⁸⁹ الأجسام المضادة عنصر الزركون-DFO المسمى

نظرا لحساسيتها ملحوظة، تقارب، والانتقائية، ومنذ فترة طويلة تعتبر الأجسام المضادة ناقلات واعدة لتسليم النظائر المشعة للخلايا السرطانية. ومع ذلك، فقد أعاقت تطبيقها في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) التصوير عن طريق عدم وجود النظائر المشعة الباعثة للبوزيترون مناسبة لوضع العلامات الخاصة بهم. ^1-3 واحد من الاعتبارات الأكثر أهمية في تصميم radioimmunoconjugates هو مطابقة الاضمحلال الجسدي متعجلة حياة النظائر المشعة لفي الجسم الحي الدوائية من الأجسام المضادة. وبشكل أكثر تحديدا، والأجسام المضادة وغالبا ما يكون طويلا نسبيا والبيولوجية نصف حياة عدة أيام، وبالتالي يجب أن يكون المسمى مع النظائر المشعة مع مقارنة الجسدية نصف العمر. لتطبيقات التصوير PET، كانت الأجسام المضادة تقليديا رديولبلد مع ⁶⁴ النحاس (ر _1/2 = 12.7 ساعة)، ⁸⁶ Y (ر _1/2 = 14.7 ساعة)، أو ¹²⁴ I (ر = 4.18 _1/2 د). ^{4، 5} ومع ذلك، كل منهذه النظائر المشعة تمتلك القيود الهامة التي تعيق مدى ملاءمتها للتصوير السريري. في حين radioimmunoconjugates المسمى مع ⁸⁶ Y و ⁶⁴ النحاس أثبتت واعدة في التحقيقات قبل السريرية، سواء النظائر تمتلك المادية نصف العمر التي هي قصيرة جدا لتكون فعالة للتصوير في البشر. ¹²⁴ I، في المقابل، لديها ما يقرب من المثالية المادية نصف الحياة ل التصوير مع الأجسام المضادة، لكنها مكلفة ولها خصائص تسوس الأمثل التي تؤدي إلى دقة منخفضة نسبيا الصور السريرية. وعلاوة على ذلك، يمكن أن ¹²⁴ radioimmunoconjugates المسمى I تخضع لdehalogenation في الجسم الحي، وهي عملية يمكن ان تخفض نسب النشاط الورم إلى الخلفية. ^6،7

محرك الأقراص لإيجاد النظائر المشعة الباعثة للبوزيترون لتحل محل ⁶⁴ النحاس، ⁸⁶ Y، و ¹²⁴ I في radioimmunoconjugates غذى الارتفاع الأخير في البحث على ⁸⁹ الأجسام المضادة المسمى عنصر الزركون. ^8-12 Tكان السبب وراء ظهور ⁸⁹ عنصر الزركون واضح ومباشر: لradiometal تمتلك الخصائص الفيزيائية الكيميائية شبه مثالية للاستخدام في radioimmunoconjugates PET التشخيص يتم إنتاج ^{13 89} عنصر الزركون عبر Y ⁸⁹ (ع، ن) ⁸⁹ عنصر الزركون رد فعل على سيكلوترون باستخدام. متوفرة تجاريا و 100٪ وفرة بشكل طبيعي ⁸⁹ هدفا Y. ^14،15 وradiometal لديه العائد بوزيترون من 23٪، يضمحل مع عمر نصف من 78.4 ساعة، وتنبعث من البوزيترونات مع الطاقة منخفضة نسبيا من 395.5 كيلو (الشكل 1). ^13،16،17 من المهم أن نلاحظ أن ⁸⁹ عنصر الزركون أيضا تنبعث الطاقة العالية، 909 كيلو γ-ray مع كفاءة 99٪. في حين أن هذا الانبعاث لا تتدخل بقوة مع تنبعث الفوتونات 511 كيلو، فإنه لا تتطلب النظر اضافية فيما يتعلق النقل والمناولة، وقياس الجرعات. على الرغم من هذا التحذير، وهذه الخصائص تسوس يعني في نهاية المطاف أن ⁸⁹ عنصر الزركون لديه ح أكثر ملاءمة ليس فقطألف الحياة للتصوير مع الأجسام المضادة من ⁸⁶ Y و ⁶⁴ النحاس ولكن يمكن أيضا إنتاج صور عالية الدقة من ¹²⁴ I، التي تنبعث البوزيترونات مع طاقات أعلى من 687 و 975 كيلو فضلا عن عدد من الفوتونات مع الطاقات داخل 100-150 كيلو من والتي تم إنشاؤها بوزيترون الفوتونات 511 كيلو. ¹³ وعلاوة على ذلك، و ⁸⁹ عنصر الزركون هو أيضا أكثر أمانا للتعامل، وأقل تكلفة لإنتاج، وresidualizes في الأورام بشكل أكثر فعالية من نظيره اليود المشع لها. ^18،19 احد الحد المحتمل من ⁸⁹ عنصر الزركون هو أنه لايوجد وisotopologue العلاجية، على سبيل المثال، ⁸⁶ Y (PET) مقابل ⁹⁰ Y (العلاج). هذا يحول دون بناء متطابقة كيميائيا، وكلاء التصوير بديلة التي يمكن استخدامها كما الكشافة قياس الجرعة لنظرائهم العلاجية. وقال ان التحقيقات تشير إلى أن ⁸⁹ الأجسام المضادة المسمى عنصر الزركون لديها إمكانات كبديل التصوير لمدة ⁹⁰ Y- و ¹⁷⁷ immunoconjugates لو المسمى.^20،21

من وجهة نظر كيميائية، كمعدن المجموعة الرابعة، و ⁸⁹ عنصر الزركون موجود باعتباره الموجبة +4 في محلول مائي. اكتمال شحن عنصر الزركون ⁴⁺ أيون للغاية، كبير نسبيا (نصف قطرها الأيونية فعالة = 0.84 Å)، ويمكن أن تصنف على أنها الموجبة "من الصعب". على هذا النحو، فإنه يسلك تفضيل بروابط تحمل ما يصل إلى ثمانية الصعبة، والجهات المانحة الأكسجين الأيونية. بسهولة خالب الأكثر شيوعا في ⁸⁹ radioimmunoconjugates عنصر الزركون المسمى هو ديفيروكسامين (DFO)، وهي مشتقة من حاملة الحديد، خالب احلقي تحمل ثلاث مجموعات hydroxamate. يجند ينسق مستقر الموجبة عنصر الزركون ⁴⁺ بسرعة وبطريقة نظيفة في RT في مستويات الحموضة ذات الصلة من الناحية البيولوجية، ويبقى مجمع عنصر الزركون-DFO الناتجة مستقر على مدى عدة أيام في المياه المالحة، مصل الدم، والدم كله. ²² دراسة الحسابية تشير بقوة أن DFO يشكل مجمع hexacoordinate مع عنصر الزركون ⁴⁺ التي يتم تنسيقها مركز المعادن إلى ثلاثة كتبها neutراؤول وثلاثة المانحين الأكسجين الأيونية ليجند فضلا عن اثنين من المياه بروابط خارجية (الشكل 2). ^23،24 السلوك في الجسم الحي من radioimmunoconjugates توظيف اقتران سقالة ⁸⁹ عنصر الزركون-DFO كان عموما ممتازة. ومع ذلك، في بعض الحالات، والتصوير والدراسات biodistribution الحادة وقد كشفت مستويات النشاط مرتفعة في عظام الفئران حقن مع ⁸⁹ الأجسام المضادة المسمى عنصر الزركون، البيانات التي تشير إلى أن ⁸⁹ osteophilic يتم تحرير عنصر الزركون ⁴⁺ الموجبة من خالب في الجسم الحي، وبعد ذلك mineralizes في العظام. ²⁵ مؤخرا، عددا من التحقيقات في تطوير رواية ⁸⁹ عنصر الزركون ⁴⁺ chelators بروابط خاصة فيما ظهرت ثمان جهات مانحة الأوكسجين في الأدب. ^24،26،27 ومع ذلك، في الوقت الحاضر، DFO هو خالب معظم العاملين على نطاق واسع في ⁸⁹ radioimmunoconjugates عنصر الزركون المسمى بهامش واسع. مجموعة متنوعة من مختلفوقد استخدمت استراتيجيات bioconjugation إرفاق DFO إلى أجسام، بما في ذلك bioorthogonal بنقرة والكيمياء، ورد فعل ثيول التفاعلي DFO يبني مع cysteines في الأجسام المضادة، ورد فعل تنشيط DFO الحاملة للاستر يبني مع lysines في الضد ^{4،28-. 30} بسهولة الاستراتيجية الأكثر شيوعا، ومع ذلك، فقد تم استخدام مشتق ثيوسيانات الحاملة للDFO، DFO-NCS (الشكل 2). ²² هذه خالب bifunctional متاحة تجاريا بقوة وبشكل موثوق يشكل مستقرة، والروابط التساهمية ثيوريا مع lysines لل الأضداد (الشكل 3).

على مدى السنوات القليلة الماضية، تم الإبلاغ عن مجموعة واسعة من ⁸⁹ radioimmunoconjugates عنصر الزركون-DFO المسمى في الأدب. وكانت التحقيقات قبل السريرية وفيرة خاصة، ويضم الأجسام المضادة التي تتدرج من المعروف ستوكسيماب، بيفاسيزوماب، وتراستوزوماب إلى الأجسام المضادة أكثر مقصور على فئة معينة مثل استهداف CD105 TRC105 وfPSA استهداف 5A10. ^30-36 وفي الآونة الأخيرة، ظهر عدد قليل من التجارب السريرية المرحلة المبكرة باستخدام الأجسام المضادة ⁸⁹ عنصر الزركون-DFO المسمى في الأدب. محاكمات تحديدا، قد نشرت مجموعات في هولندا توظيف ⁸⁹ عنصر الزركون-DFO-cmAb U36 و ⁸⁹ عنصر الزركون-DFO-إبريتوموماب تيوكسيتان، و ⁸⁹ عنصر الزركون-DFO-تراستوزوماب. ^21،32،37 بالإضافة إلى ذلك، مجموعة من التجارب السريرية الأخرى مع ⁸⁹ radioimmunoconjugates ZR المسمى تجري حاليا، بما في ذلك التحقيقات هنا في مركز ميموريال سلون كيترينج للسرطان باستخدام PSMA استهداف ⁸⁹ عنصر الزركون-DFO-J591 للتصوير سرطان البروستاتا واستهداف HER2 ⁸⁹ عنصر الزركون-DFO-تراستوزوماب للتصوير سرطان الثدي ^{23، 30} وبالإضافة إلى ذلك، في حين لا تزال الأجسام المضادة رديولبلد الأكثر شيوعا ⁸⁹ المواد المشعة المسمى عنصر الزركون، كما استخدمت على نحو متزايد في radiometal مع ناقلات أخرى، بما في ذلك الببتيدات والبروتينات والمواد النانوية. ^38-43 </sup>

على نمطية هذه المنهجية وضع العلامات عنصر الزركون-DFO ⁸⁹ هو رصيدا هائلا. ذخيرة من الأجسام المضادة التي تستهدف العلامات البيولوجية هو الآخذة في التوسع، والمصلحة في أداء في مجال التصوير PET الجسم الحي باستخدام هذه التركيبات ينمو على قدم وساق. ونتيجة لذلك، فإننا نعتقد أن تطوير المزيد من الممارسات وبروتوكولات موحدة يمكن أن تستفيد هذا المجال. وقد تم بالفعل نشرت بروتوكول تجريبي ممتاز مكتوبة لDFO-NCS تصريف الافعال و ⁸⁹ عنصر الزركون radiolabeling التي كتبها Vosjan، وآخرون. ²² ونحن نرى أن المظاهرة البصرية التي يقدمها هذا العمل يمكن أن يزيد من يساعد المحققين جديد لهذه التقنيات. في البروتوكول في متناول اليد، وسوف تستخدم استهداف مستضد غشاء الأجسام المضادة J591 البروستات محددة كنظام نموذج لتوضيح (1) bioconjugation من خالب bifunctional DFO-ثيوسيانات إلى الضد، (2) radiosynthesis وتنقية من ⁸⁹ ZR-DFO-ماب radioimmunoconjugate،و (3) في الجسم الحي التصوير PET مع ⁸⁹ عنصر الزركون-DFO-ماب radioimmunoconjugate في نموذج الفئران من مرض السرطان. ^23،44،45