Pretargeted Radioimmunotherapy op basis van de Inverse Electron vraag Diels-Alder reactie

Radioimmunotherapy (RIT) — het gebruik van antilichamen voor de levering van therapeutische radionucliden aan tumoren — is al lang een verleidelijke benadering van de behandeling van kanker^1,2. Inderdaad, deze belofte heeft al onderstreept door de Amerikaanse Food and Drug Administration de goedkeuring van twee radioimmunoconjugaten voor de behandeling van Non-Hodgkin lymfoom: ⁹⁰Y-ibritumomab tiuxetan en ¹³¹-tositumomab^{3 , 4}. maar zelfs vanaf zijn vroegste dagen, de klinische perspectieven op de RIT hebben belemmerd door een kritische complicatie: hoge straling dosistempo’s naar gezonde weefsels^5,6. Algemeen radioimmunoconjugaten voor RIT worden aangeduid met langlevende radionucliden (bijvoorbeeld ¹³¹ik [t_½ = 8.0 dagen] en ⁹⁰Y [t_½ = 2,7 dagen]) met fysieke helft-leven die met aansluiten de lang farmacokinetische halfwaardetijd van immunoglobulinen. Dit is essentieel, aangezien het zorgt ervoor dat voldoende radioactiviteit blijft zodra het antilichaam haar optimale ook na enkele dagen van verkeer bereikt. Echter, deze combinatie van lange verblijf tijden in het bloed en lang fysieke halfwaardetijd leidt onvermijdelijk tot dedoorstraling van gezonde weefsels, waardoor vermindering van therapeutische ratio’s en de beperking van de werkzaamheid van de therapie⁷. Verschillende strategieën werden onderzocht om te omzeilen van dit probleem, met inbegrip van het gebruik van afgekapte antilichaam fragmenten zoals Fab, Fab’, F(ab’)₂, minibodies en nanobodies^8,9,10. Een van de meest veelbelovende en fascinerend, maar onmiskenbaar complexe, alternatieve benaderingen is in vivo pretargeting¹¹.

In vivo pretargeting is een benadering van nucleaire beeldvorming en therapie die tot doel heeft om uit te rusten van de exquise affiniteit en de selectiviteit van antilichamen terwijl hun farmacokinetische nadelen^11,12,13plint. Te dien einde is het radiolabeled antilichaam gebruikt in traditionele radioimmunotherapy gedeconstrueerd in twee onderdelen: een klein molecuul radioligand en een immunoconjugate dat kan zowel een tumor-antigeen en de bovengenoemde radioligand binden. De immunoconjugate is eerste geïnjecteerd en gegeven een ‘voorsprong’, vaak enkele dagen, gedurende welke het hoopt zich op in het doelweefsel is terechtgekomen en wist uit het bloed. Daarna de klein molecuul radioligand wordt beheerd en combineert met de immunoconjugate op de tumor of snel wordt gewist uit het lichaam. Kortom, in vivo pretargeting is afhankelijk van het uitvoeren van radiochemie binnen het lichaam zelf. Door het verminderen van de verspreiding van de radioactiviteit, hierdoor tegelijkertijd beperkt stralingsdoses aan gezonde weefsels en vergemakkelijkt het gebruik van radionucliden (bijvoorbeeld ⁶⁸Ga, t_½ = 68 min²¹¹; Als t_½ = 7.2 h) met half-levens die zijn doorgaans beschouwd als onverenigbaar met antilichaam gebaseerde vectoren.

Vanaf de late jaren 1980, een handvol van de verschillende benaderingen van in vivo pretargeting zijn ontwikkeld, met inbegrip van strategieën op basis van bispecifieke antilichamen, de interactie tussen streptavidine en biotine, en de kruising van complementaire oligonucleotides^{14,15,16,17,18}. Nog is elk tegengehouden zijhetelkinverschillende mate door complicaties, meest beroemde de potente immunogeniciteit van daar gemodificeerde antilichamen^19,20. De laatste vijf jaren heeft hebben onze fractie en anderen ontwikkeld een benadering van in vivo pretargeting op basis van de afbinding snelle en bioorthogonal inverse elektron vraag Diels-Alder tussen trans– Cycloocteen (TCO) en tetrazine (Tz) ^21,22,23,24. De meest succesvolle van deze strategieën hebben ingezet een antilichaam TCO-bewerkt en een Tz-bevattende radioligand, zoals TCO meestal stabieler in vivo dan zijn Tz partner (Figuur 1)^{25,26 is}. Net als in andere pretargeting methoden, is de mAb-TCO-immunoconjugate eerst beheerd en tijd krijgen om te wissen uit de roulatie en zich ophopen in de tumor weefsel. Daarna wordt de klein molecuul Tz radioligand geïnjecteerd, waarna het klikken met de immunoconjugate binnen het doelweefsel of wist snel uit het lichaam. Deze in vivo pretargeting strategie is zeer effectief gebleken voor PET en SPECT imaging met verschillende systemen van verschillende antilichaam/antigeen, consequent produceert beelden met een hoog contrast en waardoor het gebruik van korte duur radionucliden zoals ¹⁸ F (t_½ = 109 min) en ⁶⁴Cu (t-_1/2 = 12,7 h)^21,22,24. Meer recentelijk, de werkzaamheid van klik gebaseerde pretargeted radioimmunotherapy (PRIT) is aangetoond in lymfkliertest modellen van de alvleesklier ductaal adenocarcinoom (PDAC) en colorectaal carcinoom^27,28. Te dien einde, de therapeutische radionuclide ¹⁷⁷Lu (β_max = 498 keV, t-_1/2 = 6,7 dagen) was werkzaam in combinatie met twee verschillende antilichamen: 5B1, die gericht is op koolhydraten antigeen 19,9 (CA19.9) overal uitgedrukt in PDAC , en huA33, die gericht is op A33, een transmembraan glycoproteïne uitgedrukt in > 95% van colorectal kanker. In beide gevallen, deze benadering van ¹⁷⁷Lu-PRIT leverde hoogactieve concentraties in tumor weefsel, gemaakt van een dosis-afhankelijke therapeutisch effect, en gelijktijdig verminderde activiteit concentraties in de gezonde weefsels in vergelijking met traditionele direct-label radioimmunoconjugaten.

In dit artikel beschrijven we protocollen voor PRIT met behulp van een ¹⁷⁷Lu-DOTA-geëtiketteerden tetrazine radioligand ([¹⁷⁷Lu] Lu-DOTA-PEG₇– Tz) en een TCO gemodificeerde variant van het antilichaam van de huA33 (huA33-TCO). Meer in het bijzonder, beschrijven we de bouw van huA33-TCO (Figuur 2), de synthese en de radiolabeling van [¹⁷⁷Lu] Lu-DOTA-PEG₇– Tz (Figuur 3 en Figuur 4), en de prestaties van in vivo ook en longitudinale therapie studies in lymfkliertest modellen van colorectaal carcinoom. Bovendien, de representatieve resultaten en discussie, we presenteren een verzameling voorbeeldgegevens, adres mogelijke strategieën voor de optimalisatie van deze aanpak, en overwegen van deze strategie in de bredere context van in vivo pretargeting en PRIT. Tenslotte is het belangrijk op te merken dat terwijl we hebben gekozen zich te richten op het pretargeting met behulp van huA33-TCO en [¹⁷⁷Lu] Lu-DOTA-PEG₇– Tz in dit protocol, deze strategie is zeer modulair en kan aangepast worden aan een breed scala aan antilichamen en radionucliden.